晉邦德礦水文地質特征及礦井涌水量預測

李鵬飛

摘 要：晉邦德礦為解決礦井采掘過程中遇到的水文地質災害，通過對礦山水文地質的監測，結合礦山水害防治準則，通過對輔二大巷進行鉆孔注漿及設置截流墻有效的降低了輔二大巷的涌水量，維護了巷道工作面的安全生產，保障了礦山機械及人員的安全，為減少水害作出了貢獻。

關鍵詞：水文地質;水害防治;截流墻

1 前言

煤礦突水是礦山開采的重要影響因素，在礦山開采過程中，常見的水害有地表水體水害事故、沖積層水事故、灰巖溶水事故等。此前學者們對礦井的水文地質災害防止作出了一定的研究。陳江峰，許亞坤[1]在已有的水文地質結構概念上建立了礦山水文地質新結構，并結合我國的實際情況對礦山的水害重新作出劃分，為礦山安全地質提出了新方法及新的思路。為礦山的水文地質作出重要指導。羅榮華，徐衛東[2]對礦山水資源保護及礦山防水進行研究，通過采用相似模擬及野外監測等研究了含水層結構滲透性變化趨勢。并分析了礦山水文地質面臨的挑戰，為礦山水文地質的發展作出指引。本文結合晉邦德礦的水文地質發育情況，制定針對性的地下水防治方案，保證了礦井的安全生產。

2 礦區水文地質簡介

水文地質主要是指經過地下水的運動造成的災害，包括了地下水變動、塌陷、滑坡等。據統計在2018年一共發生了對大2966起地質災害，其中滑坡災害共發生了1631起，占了總數的55%，其次崩塌和泥石流災害發生的次數分列2.3位，分別為858和339起，剩余災害總共發生138起。具體的比例圖如圖1所示。因此做好水文地質災害的防治是十分重要的。

晉邦德礦井田面積達到9.011km2，產量為1.2Mt/a，開采的深度1120m至740m，井田南北約4km，東西約為3.5km。主要為山西組煤層。礦井采用立井斜井聯合開拓，井下設置輔助井，輔助水平的標高為+885m，1個主水平，主水平的高度為+800，主要開采3#和4#煤層。4#號煤層結構較為簡單，每層的厚度為0.5m～1.85m，每層平均厚度為1.5m，煤層的傾角為0°～4°，平均傾角為2°。

區域內煤系中的含水層分別為三西組的3#煤頂板及底板的砂巖中的裂隙含水層及太原組十下灰巖和太原組三灰的溶裂隙含水層，在部分的礦井侏羅系砂巖為直接含水層。三號煤的頂板和底板的砂巖含水厚度約為30m～60m，平均為40m左右，在此處域的鉆孔最大涌水量為0.504L/s.m，三灰含水層的厚度較為均勻約為5m，最大的涌水量為0.480L/s.m。目前對礦區多個礦井進行探測發現最大的頂板底板出水量為577m3/h;三灰的礦井最大出水量達到450m3/h。所以對工作面進行一定的防水措施是必不可少的。

礦山常用的防突水方法可以分為三種，分別為抽排法、疏降法和堵截法。抽排法是將礦井中的水匯聚到井下的水倉，然后通過水泵將水抽至地面。堵截法主要是在井下建立隔水層，將煤層與水源進行隔離。疏降法通過井下鉆孔對水位進行控制，來實現安全采煤。，所以為了解決礦山水害，礦山選用聯合防治對雨水進行及時的處理。根據礦山的水文地質規范，礦井水防治的要求必須達到如下的要求：

①首先應當建立合理的排水系統，排水管路及排水泵的設置必須滿足礦山的安全生產規范，用以保證夏季的雨水及時排除出;

②在巷道掘進過程中，必須遵循有疑必探，先探后掘。當遇到礦井水時先進行治理，完成治理后再進行開采;

③在井下的工作人員要進行防突水培訓，在工作時遇到突水問題時必須停止采掘的工程，等待專業人士進行治理后再進行工作;

④保障礦井的水倉的最大有效蓄水量，及時對蓄水池進行排水處理。同時定時對井下管道進行檢修，保證排水系統的正常運行;

⑤加強地質及水文補充探測，對井上及井下的探測結果進行結合，建立井下水位及水情的監測系統，對地下水進行實時監測;

⑥在雨季對地表的塌陷進行及時的填埋并且同時進行注漿，保證地表塌陷及裂隙不會加大地表的雨水滲透量;

⑦要認真對待礦井防止工作，在進行放水等工作時要進行及時的監測，將探水監測報告進行領導簽字，保證任務的責任化制度。

3 礦區水害防治

在開采3#煤時，由于3煤的主要含水層為山西組砂巖的含水層，各含水層直接存在著一定的聯系構成了一個完成的含水層體，當巷道及工作面掘進時會產生大量的涌水，涌水具有來勢兇猛，流量大及壓力高等特點，所以對涌水進行及時的治理十分必要。輔二大巷在掘進時由于三灰頂板富水豐富，需要對其進行一定的治理。首先對輔二大巷的144m～220m進行注漿，鉆孔的出水量達到2～20m3/h，根據注漿比例注入水泥85.5t，水玻璃30t，雙液比為1：0.4，水灰比為1：1，注漿的壓力為23～30MPa，完成注漿后對注漿效果進行分析發現在完成注漿后，泥巖及砂巖垂向裂隙發育，巷道的遇水強度下降，鉆孔的出水量控制在了4m3/h以下，輔二巷道的出水量得到了一定的控制，為了對輔2大巷的出水量進行進一步的控制，對輔二大巷的倆側布置截流墻。考慮到輔二大巷的頂板的三灰含水層的水平裂隙發育較好，為了防止頂板淋水對該段水源進行補充，對該段的頂板作截流墻以達到切斷水源橫向補給的作用，將突水變成靜水或有效的減小動水的運動速度。對頂板的含水層進行隔離，減小巷道頂板的淋水及含水層對頂板的壓力，通過對含水層設置截流墻有效的保證了巷道的安全生產。截流墻布置示意圖如圖2所示。

通過設置截流墻有效的保證了頂板淋水的問題，有效的截斷了橫向水流的流動，減少了頂板淋水對水源的水力補給，較好維護了巷道的工作環境，保證了礦山設備及礦山人員的安全，保證了礦山的安全生產，有效的提升了礦山的經濟效益。

4 結論

根據上面的敘述可以看成出，通過對晉邦德礦的水文地質的監測可以看出，礦山的主要水源為巷道頂板及底板砂巖中的裂隙含水層及太原組十下灰巖和太原組三灰的溶裂隙含水層，根據對輔二大巷的涌水分析，對輔二大巷的144m～220m段進行鉆孔注漿有效的降低了輔二大巷的涌水量，并通過在巷道頂板建立截流墻有效的減小的巷道的涌水量，為礦山的安全作出一定的貢獻。同時為了更好的保障礦山的安全，應當加強后續水文地質的監測，保證了礦井的安全生產。

參考文獻：

[1]陳江峰，許亞坤.蘆溝煤礦水文地質特征及礦井涌水量計算[J].煤礦安全，v.40;No.420（11）：39-42.

[2]羅榮華，徐衛東.某螢石礦井水文地質特征分析及涌水量預測[J].煤炭技術，2014，33（8）：38-40.