礦井水水文地質研究及水害防治對策研究

（晉能控股煤業集團雁崖煤業有限公司 山西 037000）

引言

多年來，安全生產為煤礦企業高效生產的前提，其也是備受煤礦企業關注的話題。影響煤礦安全生產的因素眾多，主要可分為瓦斯超標、突水現象、機械安全故障、電氣設備安全故障以及火災等。突水事故鑒于其預測、監測手段欠缺導致其處于失控狀態，只能從被動層面對工作面完善水害的防治工作。不同煤礦所述地理位置不同，其所對應的水文、地質等條件各不相同，因此需對所研究礦井的水文地質進行充分研究，并針對性的采取水害防治對策。具體闡述如下：

1.工程概況

本文所研究礦井設計生產能力為45萬t/年，其煤層的埋藏深度從75m-850m不等，本文以其中14123工作面為例展開一系列水害防治的相關研究。14123工作面采用走向長壁傾斜分層全部垮落法進行開采，經探測14123工作面的巖層特性如表1所示：

表1 14123工作面巖層特性

對于14123工作面而言，由于其他工作面的施工導致其周邊出現斷層破碎帶，從而導致其周邊的地質及水文條件更加復雜。在此形勢下，極易導致14123工作面煤層、或者巖層被地下水突破從而導致突水事故的發生。為保證14123工作面的安全生產，急需對其地質、水文條件進行進一步的勘測，并根據勘測結果對工作面巖層進行注漿加固，尤其是對其含水層進行注漿加固。

2.礦井水水文地質條件研究

對于14123工作面水位地質條件而言，其包含有地表水、主要含水層和主要隔水層等。對于地表水而言，其主要來源為該礦井日常生產所排出的工業廢水以及在夏季連降暴雨時在地表形成的積水；當礦井地表存在塌陷或者裂隙時，地表水將通過裂隙進入礦井。

對于主要含水層，14123工作面主要含水層包括有奧陶系灰巖巖溶裂隙含水層、石炭系灰巖巖溶裂隙含水層、二疊系灰巖巖溶裂隙含水層以及沖洪積層孔隙含水層。

對于主要隔水層，14123工作面主要隔水層包括有石炭系本溪組鋁土質泥巖隔水層、石炭系砂質泥巖隔水層、石炭系泥巖隔水層等。

工作面在實際掘進或者開采過程中，礦井水可通過大中型斷層、小斷層、巖溶通道、孔隙通道、頂板冒落裂隙通道、底板采動裂隙以及鉆孔通道等進入工作面，從而導致突水事故的發生。經進一步探測可得出14123工作面主要含水層條件的定量分析如表2所示：

表2 礦井水文條件定量分析

3.水害防治對策研究

結合14123工作面地質水文條件研究的基礎上，為避免該工作面突水事故的發生，需對地表水和礦井水進行積極防治，具體闡述如下：

(1)地表水害防治

針對礦井地表水進入礦井的防治工作時保證礦井安全生產的第一道防線。對于地表水害的防治，常可采用如下措施：

①對礦井井筒的位置進行合理分配

為避免地表水通過井筒流入礦井，需保證井筒的高度高于該位置處歷年來最高水位；若有必要，可專門為井筒修筑堤壩、溝渠等防水害工程。14123工作面對應礦井井筒不存在類似情況。

②對礦井周邊的河流進行改道

當礦井周邊存在河流時，應從該河流上流位置將其改道遠離礦區。14123工作面所處礦區周邊無河流。

③為地表水修建排水溝

對于地表水而言還可通過滲透的方式進入工作面，因此對于地表水量較大的區域應為其修建排水溝，將礦井上方的地表水引流至其他不影響安全生產的區域。

圖1 為地表水修建排水溝

④對裂隙進行填充

地表水還可通過采空區的塌陷位置進入礦井工作面，因此需對地面塌陷位置進行充填。

(2)井下水害防治

針對14123工作面井下的水害采用注漿加固的方案進行防治。在對14123工作面斷層情況、水文條件等研究分析的基礎上，采用分段前進式注漿加固方案。注漿加固效果的關鍵在于合理設計注漿孔。結合“一孔多用”的原則和14123工作面的斷面參數及地質水文條件，共設計7組鉆孔。其中，前三組為探斷層鉆孔，后四組為加固孔，各個孔對應的加固參數如表3所示：

表3 注漿孔加固參數

如表3所示，每個鉆孔的直徑為110mm，并對每個實施完成后的鉆孔采用直徑為75mm的鉆頭進行檢測其是否到達指定位置。

4.總結

突水事故是影響工作面安全生產的關鍵威脅源，在實際生產中需根據礦井的地質水文條件綜合確定其礦井水（地表水和井下水）的防治方案，將工作面的涌水量控制在合理范圍之內，保證整個工作面的安全生產。本文以14123工作面礦井水的防治為例開展相關的水文地質條件研究和水害防治水對策研究，具體總結如下：

（1）14123工作面所屬礦井地表水尚不能對其安全生產構成威脅，唯一需要注意的是將雨季的降水通過修筑的排水溝引至其他不影響礦井安全生產的區域；

（2）對于14123工作面井下水害采用注漿加固的措施進行防治，并根據14123工作面地質水文以及斷面情況確定7個鉆孔的具體加固參數。