威遠縣紅爐井煤礦水患調查及隱患分析

曾文忠 丁華君 葉學輝

Flood Disaster Investigation and Hidden Danger Analysis of Honglujing Coal Mine in Weiyuan County

ZENG Wen-zhong， DING Hua-jun， YE Xue-hui

【摘? 要】論文以威遠縣紅爐井煤礦水患調查情況為例，簡述了煤礦水患調查的主要內容和礦井充水條件，按照《四川省煤礦礦井水患危險性分級標準》劃定了礦井水文地質條件類型和礦井水患危險性級別，為礦井預防水患事故的發生提供了基礎依據，具有一定的借鑒作用。

【Abstract】Taking flood disaster investigation of Honglujing Coal Mine in Weiyuan County， this paper briefly describes the main contents of mine flood disaster investigation and mine water filling conditions， and delimits mine hydrogeological conditions types and mine flood risk levels according to "Sichuan Province Coal Mine Flood Risk Classification Standard"， which provides a basic basis for the prevention of mine flood accident and has a certain reference function.

【關鍵詞】煤礦;水患;調查與分析

【Keywords】coal mine; flood disaster; investigation and analysis

【中圖分類號】TD79? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）05-0156-03

1 引言

煤礦水害是煤礦生產、建設過程中“五大”主要安全災害之一。近年來，隨著小型礦井的分類處置，關閉礦井的增多和礦井開采規模和強度的增大，煤礦水隱患和水害事故發生的可能性都呈現出明顯的上升趨勢，使礦井安全生產受到了較大威脅。

威遠縣紅爐井煤礦根據《煤礦防治水細則》和《煤礦安全規程》等相關要求，按照《四川省煤礦礦井水患現狀調查技術要求》的規定，委托了有調查能力的技術機構，及時開展了煤礦水患調查工作，并按照專業型技術調查人員的建議，采取了有針對性的預防措施，為礦井持續的安全生產提供了基礎保障。

2 煤礦基本情況

威遠縣紅爐井煤礦位于威遠縣城北西316°方向、直線距離29km處的威遠縣連界鎮新農村境內。行政區劃屬威遠縣連界鎮。紅爐井煤礦批準礦區面積為10.5191km2，開采標高為+560m～+285m，準許開采大白炭煤層、草皮炭煤層。礦井核定生產能力21萬t/年，高瓦斯礦井，開采煤層自燃傾向性等級為Ⅲ級，不易自燃，煤塵有爆炸危險性;開采煤層頂板為粉砂質泥巖、炭質頁巖和厚層塊狀砂巖;煤層底板為黑色泥巖、深灰色泥質粉砂巖。

礦井現有5個井筒，即主斜井、副斜井、人行斜井、進風斜井、回風斜井。目前井下巷道系統均布置在草皮炭煤層內，大白炭煤層暫未開采。

礦井采用“一級機械方式”排水，設有兩套排水系統，一套排水系統是在主斜井井底車場附近設主排水泵房和主副水倉，主、副水倉容量共計1200m3。主排水泵房內設有2臺MD85-45×6型工作水泵（一臺工作、一臺備用）和1臺MD120-50×7型檢修泵。泵流量為55～85m3/h，揚程360～234m，配用電動機型號為YB2-315M-2型（110kW，660V，2950r/min）。兩趟排水管路沿主斜井敷設，排水管為？準159×4.5型無縫鋼管，一趟使用，一趟備用，總長2×850m。二套排水系統是在+389m水平一級副暗斜井下部車場附近設置排水泵房，泵房內安設有3臺D46-50×6型水泵（其中1臺工作、1臺備用、1臺檢修），流量30～55m3/h，揚程333～276m，配用電動機型號為YB2-280S-2型（75kW，660V，2950r/min），沿回風斜井敷設兩趟排水管路，排水管為？準108×4.0型無縫鋼管，一趟使用，一趟備用，總長2×750m。

礦井上部高炭煤層已基本采空，大白炭煤層部分采空。礦區內的老窯開采規模較小，下距本礦開采的大白炭煤層埋深約155～85m，高炭下距草皮炭235～165m。+389m水平向東約1000m段煤層為薄化帶。

紅爐井煤礦副斜井區域于2013年發生過采動裂隙導通上部含水層，造成井下涌水量局部增大。滲水地段為副斜井井口14m至150m段，水源為上部含水層水。

3 煤礦水患主要情況

根據《威遠縣紅爐井煤礦礦井水患現狀調查報告》可得如下幾項內容。

①紅爐井煤礦“西—北西方向”有4個鄰近礦井，即：

第一，工農煤礦。開采須家河組第五段（T3xj5）高炭煤層，開采標高+595～+565m，位于本礦高位，高炭煤層已基本采空，形成大面積采空積水。距礦井開采的大白炭煤層垂距約110m。

第二，新農煤礦。開采煤層為須家河組第五段（T3xj5）高炭煤層，開采標高為+595～+540m，位于本礦高位，高炭煤層已基本采空，形成大面積采空積水。距礦井開采的大白炭煤層垂距約110m。新農煤礦礦界與紅爐井煤礦平面重疊，重疊面積為1071275m2，但開采煤層不重疊。已關閉。

第三，東風煤礦。開采須家河組第三段（T3xj3）大白炭煤層，開采標高+555m～+480m。與礦井開采煤層相同。已關閉。

第四，向家寨煤礦。開采“下元炭”“草皮炭”“大白炭”三層煤層，開采深度標高為：下元炭+375～+150;草皮炭：+500～+275;大白炭：+425～+275，生產規模為24萬t/年。開采的草皮炭煤層位于礦井開采煤層上部，對本礦礦井充水有一定的滲透補給作用。

②廢棄老窯及采空塌陷。礦井范圍內分布有4個老窯，即水井灣東、廣東灣、周家大房子、大田屋基。4個老窯均開采淺部高炭煤層。開采規模較小，硐口均已封堵，有一定采空積水，老窯井口有水流出，流量0～0.8L/s，下距礦井開采的大白炭煤層155～85m。

③區域地層富水性。區內侏羅系中統沙溪廟組，三疊系上統須家河組第六、四、二段均為砂巖裂隙含水層，雷口坡組為巖溶含水層，富水性均為中等;須家河組一、三、五段均為以泥質巖為主的相對隔水層，富水性較弱。

④地下水補逕排條件。紅爐井位于四川盆地中部偏南，為中低山地貌，降雨充沛，地下水徑流體系復雜多元化。當含水層充實滿盈或受隔水層阻隔，進入地下水深循環系統，在深切溝谷地帶以泉水、暗河的形式由高位向低位運移到地形低洼處排泄;須家河組砂巖含水層、大氣降水一部分沿節理裂隙滲入地下，另一部分則匯入溪溝。沿層間裂隙運移的地下水受上伏、下伏地層泥巖的阻隔而具有承壓性。受南北構造線特征和西北高東南低的地形特點控制，區域地下水以高點分水嶺為界分別向南東北西徑流。

⑤水庫、堰塘。礦區內有兩個水庫，即船石湖水庫、紅旗水庫，水體寬15～180m，水深5～15m，是礦區內最大的地表水體。分布在須家河組第五段（T3xj5）、第六段（T3xj6）地層中，水量受氣候控制，其補給主要源于大氣降水及溪溝水。船石湖水庫庫底標高為598m左右，對應大白炭煤層標高+460～500m下距大白炭煤層埋深約98～138m。紅旗水庫庫底標高為614m左右，對應大白炭煤層標高+390～420m下距大白炭煤層埋深約194～224m。

礦區內共有堰塘64個，主要分布在須家河組第五段（T3xj5）、第六段（T3xj6）地層中。堰塘多為人工土石堤壩，蓄水量約50～226734m3，堰塘最大容積約226734m3，最小容積約50m3，水深0.30～1.20m。大氣降水為主要的補給水源。

4 礦井充水條件分析

①采空導水裂隙可影響的直接充水含水層。根據《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》（2000年）：

式中：Hm——冒落帶最大高度（m）

Hf ——導水裂隙帶（包括冒落帶）最大高度（m）

M——累計采厚（m）

m——開采煤層層數

計算結果：礦井開采各煤層時，冒落帶高度為6.63±2.5m，導水裂隙帶的影響高度為37.5±8.9m。

可知：須家河組第四段（T3xj4）為富水性中等的砂巖裂隙含水層，下距大白炭煤層、草皮炭煤層分別為14.70m和84m。須家河組第四段（T3xj4）含水層是礦井開采大白炭煤層的頂板直接充水含水層。

②與礦井采掘活動相關的上覆、下伏含水層。據該區域的礦井觀測資料，導水裂隙帶高度一般是煤層采高的50～100倍，礦井開采煤層時，導水裂隙影響高度可達120m。可知，須家河組第四段（T3xj4）砂巖裂隙含水層是礦井開采大白炭、草皮炭煤層的頂板直接充水含水層，須家河組第二段（T3xj2）砂巖裂隙含水層是礦井開采草皮炭煤層的底板直接充水含水層。

③礦井涌水狀態：

第一，礦井涌水量觀測結果：正常涌水量為10.2～17.6m3/h。

第二，礦井涌水量預算。

采用單位面積涌水量比擬法計算礦井涌水量，預算時，礦井涌水量取值為：10.2～17.6m3/h。

式中：Q正常、Q最大——預測礦井正常和最大涌水量（m3/h）; Q0正常、Q0最大——比擬區域礦井正常和最大涌水量 （m3/h）; F——預測礦井開采面積（m2），取值為10519100m2; F0——比擬礦井開采面積（m2），取值為1465300m2。

計算結果為，礦井正常涌水量為27.3m3/h，最大涌水量為47.2m3/h。

5 礦井水患調查結論

根據煤礦調查的水患主要情況和礦井充水條件分析，礦井范圍內的老空積水、頂板砂巖裂隙充水礦床等對礦井開采存有較大威脅，按照《四川省煤礦礦井水患現狀調查技術要求》和《四川省煤礦礦井水患危險性分級標準》的規定，劃定紅爐井煤礦礦井水文地質類型為中等類型，礦井水患危險性級別為Ⅲ級，即較危險級。

6 結語

威遠縣紅爐井煤礦，為防治水害事故的發生，落實煤礦防治水主體責任，2018年委托四川鑄創安全科技有限公司按照《四川省煤礦礦井水患現狀調查技術要求》對其礦井水患現狀進行了全面調查，形成了《威遠縣紅爐井煤礦礦井水患現狀調查報告》，礦井按照《威遠縣紅爐井煤礦礦井水患現狀調查報告》的建議，采取了有針對性的防治措施，對生產過程中的水隱患進行了及時預報和整改，為礦井安全生產提供了可靠的保障。

【參考文獻】

【1】國家安全生產監督管理總局令（第87號）煤礦安全規程[EB/OL].https：//www.chinacoal-safety.gov.cn/zfxxgk/fdzdgknr/zcfg/bmgz_01/202004/t20200401_347533.shtml，2016-02-25.

【2】煤安監調查〔2018〕14號.煤礦防治水細則[Z].

【3】國家煤炭工業局.建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程[M].北京：煤炭工業出版社，2000.

【4】川安監〔2014〕173號.四川省煤礦礦井水患現狀調查技術要求[Z].