淺談葦子溝煤礦水文地質特征及防治措施

李相海

（新疆鴻新煤業公司葦子溝礦，新疆 昌吉 831100）

0 引 言

葦子溝煤礦礦井的水文地質類型為復雜型，煤層被賦予在侏羅系西山窯組的地層中，通過分析該區域地下水的賦存狀態、含水層的巖性特點和埋藏情況，區域內的含水層被劃分為3 種類型，分別是第四系含水層、中侏羅統西山窯組含水層（分上下段）和燒變巖裂隙潛水含水層[1]。

1 礦井總體概況

葦子溝煤礦位于呼圖壁縣西南55 km 處的葦子溝，總體地勢南高北低，井田地表水系較為發育，內有葦子溝河，年徑流量200～300 萬m3。在葦子溝河上游，泉水涌出量為30 m3/h，主采5、6、7 號煤層。

2 區域水文地質

2.1 水文地質單元

葦子溝煤礦東、北、南三側以地表分水嶺為界，西以呼圖壁河為界，構成一個局部完整的水文地質單元，西部呼圖壁河為本區天然排放邊界，區內地表、地下水主要向呼圖壁河進行排放；南部雪山一側地表最高點構成南側區域地表水分水嶺；東部以干溝以東一側地表最高點構成東側區域地表水分水嶺，分水嶺以西，地表地下水主要向呼圖壁河排放，分水嶺以東地表地下水主要向東面區域性河流三屯河進行排放；北部齊古組、頭屯河組等相對隔水層出露于地表的最高點構成了北側區域地表水分水嶺。葦子溝煤礦位于區域水文地質單元的補給-徑流帶。

2.2 主要含水巖組及其特征

依據巖性組合、巖層富水性等特征，對井田內所有鉆孔的巖性組合特征進行分析，結合抽水實驗資料和基建過程來揭露水文地質資料，對井田內含水層進行了劃分。

2.2.1 孔隙潛水含水層

該含水層分布范圍主要是井田穿過的葦子溝河床及兩岸，地下水的賦存形式為孔隙潛水，雖然該含水層的富水性強，但是其分布面積較小，因此儲水量不多。

2.2.2 中侏羅統西山窯組上段含水層

含水層位于西山窯組上段（J2x2）底部，層厚，該含水層的鉆孔揭露厚度為6.31～87.23 m，中、粗砂巖厚度為6.31～83.65 m，平均38.07 m，占地層總厚度的44.88～100 %，透水性較好，在井田東北、西南揭露厚度較大，向中部逐漸減小。

2.2.3 中侏羅統西山窯組下段含水層

該含水層位于西山窯下段的頂部泥巖底板至B8 的煤層底板砂巖，該含水層的傾向、走向變化較大，其鉆孔揭露含水層厚度為42.75～166.86 m，平均厚度109.39 m。

2.2.4 燒變巖裂隙潛水含水層

由于煤層在地表和地表的淺埋段發生了不同程度的火燒，導致巖石變形、裂隙發育，加上葦子溝河以及大氣降水的補給形成了該含水層。

3 礦井充水條件分析

通過對含水層的賦存條件、循環條件和補給條件結合臨近生產礦井的充水因素分析，得到對本煤層開采有影響的充水水源主要包括大氣降水、地表水、老窯水、西山窯組砂巖裂隙水、燒變巖裂隙水。

3.1 大氣降水

葦子溝煤礦處于溝壑相間的地形中，加上其地形落差較大，有利于大氣降水的累積，這將對礦床產生不利的影響。

3.2 地表水

河流在途徑西山窯組基巖裸露區和燒變巖區時，由第四系潛水補給基巖含水層地下水。河溝水是礦床充水的因素之一。

3.3 老窯水

根據資料，老窯區域位于一采區，在首采區（二采區）開采范圍外，距離首采區（二采區）上邊界約800 m，不會影響首采區生產，但是會是未來礦床開拓的充水因素之一。

3.4 西山窯組砂巖裂隙水

西山窯組砂巖裂隙水是影響井田煤層開采的主要含水層，在施工中水補1、2 號孔在揭露西山窯組上段時開始涌水。剛揭露含水層時涌水量較大，但在長時間放水后水量變小，說明西山窯組砂巖裂隙水多以靜儲量為主，是礦坑的充水水源之一。

3.5 燒變巖裂隙水

通過地表地質工作發現勘探區南部發育有大面積火燒區，巖石孔隙裂隙發育，受大氣降水和西溝河水的補給，貯存大量積水。在煤礦的開采過程中揭露到燒變巖裂隙水，礦井涌水量突然增大，因此，燒變巖裂隙水是礦床充水的因素之一。

4 礦井水害防治措施

礦井水害防治措施主要從以下幾個方面展開，如圖1 所示：

圖1 防治措施

4.1 開拓開采方面的措施

1）礦井劃分為3 個水平，礦井各個水平均設有主排水系統、潛水泵強排系統，其中1、2 水平排水采用一級排水，由水泵直接排至地面，3 水平排水系統通過管路排至2 水平，由3 水平排水系統排至地面。

2）本礦井設計確定在礦井正常排水系統的基礎上，增加1 套潛水泵強排系統，其排水能力滿足礦井最大排水量要求。

3）對封閉不良鉆孔如ZK204-1 鉆孔，在靠近ZK204-1 鉆孔作業時，須采取探放水、注漿堵漏、重新封孔或其他有效的措施。

4.2 防水安全煤柱留設

防隔水煤柱是煤礦井下重要的防水設施之一，煤礦生產過程中，要嚴格按設計好的煤柱進行留設，隔離防隔水煤柱中嚴禁進行采掘作業[2]。

4.3 井下探放水措施

探水或接近積水區域進行巷道掘進時，必須進行探放水措施的實施，保證礦井的安全生產[3]。

1）在探放老空水和小煤窯積水前，要明確老空水體的空間位置、積水量和水壓。注意，探放水必須打中老空水體，在整個過程中要監視放水的全過程，直到老空水放完為止。

2）進行探水掘進前，在前期預計水壓較大的區域必須進行孔口管和控制閘閥的安裝，當測試達到設計能夠承受的水壓之后，才能進行鉆孔的掘進。

3）鉆孔進行掘進時，如果出現煤層松軟、片幫等異常情況時，須立刻停止鉆進，注意不能拔出鉆桿，及時向調度室報告，派相關人員處理。

4）瓦斯監測是井下探放水過程中十分重要的組成部分，將便攜式瓦斯檢測儀安裝在打鉆地點下風側（懸掛鉆孔下風側1.0～1.5 m，距離煤幫0.2～0.5 m，與鉆孔同高的位置），當儀器監測到瓦斯濃度達到1 %時停止打鉆，工作人員撤離至工作面安全位置，采取相應措施進行瓦斯的防治，當濃度降至 1%以下時繼續進行作業。

5）當巷道布置位于礦井邊界時，務必按照相關規定進行礦界隔離煤柱的留設，與相鄰礦井進行采掘實測圖紙的交換，根據交換信息進行巷道布置的調整，從而避免礦井在巷道設計時與鄰近礦井發生采空區或巷道貫通事故。

4.4 地表水害防治

礦井目前常用的地表水防治措施[4-5]：

1）每年雨季前要組織一次防洪檢查，礦井各井口要制定防洪措施，防止洪水入井。

2）每年雨季前要制定地面水溝清理計劃，并按計劃清理地面水溝。

3）回采結束后要及時在工作面所有巷道出口處設擋水密閉墻進行擋水。

4）在井下采取加大工作面排水系統排水能力和加強水文地質觀測等有效手段，進行綜合防治。

5）加強觀測，特別是雨季前后，要增加觀測次數，提高警惕，當水位高于最高洪水位時，向上級部門和地方政府發出警報。

6）在礦井建設及生產過程中應加強對場地內排水渠的監測，及時清理水渠，并在水渠進口設置鐵質柵欄等設施，保證工業場地安全。

4.5 井下水害防治設施

1）注漿堵水設施。注漿堵水主要是封堵導水通道和對采煤工作面底板薄弱帶進行注漿堵水加固。

2）水害的安全監測監控。建立地下水動態觀測系統，與礦井安全監測監控系統緊密結合，做到對水害的監測監控。

4.6 老窯采空區水治理

設計建議后期礦井開采至井田邊界以前，采用物探、鉆探等方法對鄰近煤礦進行探查工作，探明地方煤礦有無越界開采情況，以便于礦井的后期生產。

5 結 語

煤礦在生產和建設過程中，水災是影響礦井安全的重要因素。建立防治水機構、分析和研究礦井水害類型及其發生原因，對于水害的治理具有十分重要的意義。在查清水害水患后，采取有針對性的、有效的防范與治理措施，才能對礦井中各種水害事故的發生產生有效的預防作用，確保煤礦的安全生產。