福建省翠屏山煤礦水患分析及防治措施

王木勝

（福建煤電股份有限公司翠屏山煤礦 福建龍巖 364000）

1 礦井地質構造概況

翠屏山礦井處于永福復背斜和龍巖復向斜之間，總體呈現為向東方向傾斜的單斜構造。由于地質構造深部有大幅度倒轉褶曲，淺部和深部均有緩斷層破壞，褶曲在剖面上成反S型，幅度大小不一，形態各異，軸面呈波狀起伏［1］。主要大斷層有北西走向的F0大斷層，其直接切割底部灰巖水與煤層接觸。東邊向西傾的F4大斷層，南邊向南傾的F南1大斷層。翠屏山礦區主要在這4 條大斷層中間開采。礦區內小斷裂構造較為發育，多處有火成巖侵入。

礦井開采水平分三個水平：第一水平+380 m 以上，第二水平+380 m～+200 m，第三水平+200 m 以下。目前礦井生產處于第三水平。

2 礦區水文地質特征

2.1 自然地理及地表水

礦區屬構造侵蝕中低山地貌，地勢山脈大致為北東高南西低，最高點位于勘探7 線東邊山頂標高+906.3 m，最低點基準面位于礦區南邊的水泥廠區標高+358 m，相對高差548.3 m。

本區為亞熱帶海洋性氣候，平均氣溫為20 ℃，最高氣溫為39 ℃，最低氣溫為-5.6 ℃。一般情況下3—5 月為雨季，6—9 月因受臺風影響，多雷陣雨和暴雨，10 月至次年2 月為旱季。

區內溝谷發育，地形切割強烈，有利于大氣降水和地表溪溝水的自然排泄。礦區內無大的地表水體，大氣降水為礦區的主要補給來源，而大氣降水主要通過3 條河溝（冬料溪，黃坑河及十八層溝）最終匯入董邦溪。冬料溪源于礦區中部，在雨季時才會形成河流，其他時節基本干涸，流經礦區西南角，最終匯入董邦溪；黃坑河源于礦區外圍東部，河流流向自東向西，流經礦區西北角，最終匯入董邦溪，降雨時是礦區東部的主要排水渠道；十八層坑源于礦區東北部，在雨季時才會形成河流，流向自東向西最終匯入董邦溪。

2.2 巖層含水性

礦井及周邊地層出露從老至新主要有：二疊系下統棲霞組（P1q）、文筆山組（P1w）、童子巖組（P1t）、二疊系上統翠屏山組（P2cp）等地層。

棲霞組含水層：地表未出露，隱伏于深部F0斷層以下及東部F4斷層下盤，為厚層狀可溶性石灰巖，含巖溶裂隙水，富水性不均勻。全區見灰巖鉆孔26 個，其中4-7 號、6-9 號、8-9號、8-11 號、10-7 號和鋼水2 號等6 個鉆孔有嚴重漏水，其灰巖巖芯見有溶蝕現象，未見溶洞。翠屏山礦區內灰巖體埋藏較深，巖溶發育程度稍差，以溶蝕裂隙為主，淺部局部及構造帶附近巖溶裂隙較發育，富水性較強，一般隨著深度的加大而逐漸減弱，屬不均勻弱-中等巖溶裂隙含水巖組。

文筆山組：厚約300 m，巖性以泥巖、粉砂巖為主，裂隙不發育，施工中未見涌漏水點，屬隔水巖組。

童子巖組：為一套海陸交互相含煤沉積，厚754.5 m，分為一、二、三段，其中第二段為海相泥巖和粉砂巖，是穩定的隔水巖組。第一、三段由粉砂巖、細砂巖、泥巖及煤層等組成，含裂隙承壓水。據鉆孔巖芯水文地質編錄資料，在+250 m 標高以上的巖層有明顯的地下水活動痕跡，而在+250 m 標高以下巖層基本被裂隙方解石脈、石英脈完全充填，地下水活動微弱。除局部構造帶影響外，未見明顯的地下水活動痕跡，可見第一、三段含水性不均勻，富水性弱，為弱裂隙含水巖組。

翠屏山組：主要分布在井田中部和外圍的東南部，巖性以中細粒砂巖、粉砂巖為主，底部常見砂礫巖層，含裂隙承壓水，含水性不均勻，通常底部砂礫巖層，相對富水，施工中見涌、漏水孔各一個，涌漏水量小，為弱裂隙含水巖組。

2.3 斷裂構造導水性

本區構造復雜，斷裂構造及褶曲發育，總體為一向東方向傾斜的單斜構造，在井田深部褶曲出現大幅度的倒轉現象，使區內煤系巖層的裂隙發育程度較區域上要強，緩傾角斷層也較發育，嚴重破壞了煤巖層的連續性，而往往構造裂隙帶會具有較強的導水性。

區內斷層導水性強的的斷層有F0、F4、F突，其他均為弱導水性斷層。鉆孔施工中所見斷裂構造帶大都存在不同程度的破碎～裂隙帶［2］。鉆孔簡易水文地質觀測資料表明，鉆孔出現涌漏水的現象不多，僅8-11 號孔見F0發生了漏水，可見本區煤系地層中的斷裂構造帶一般充水性不強，而對盤為灰巖或者與灰巖含水體有溝通的構造帶，受灰巖水地質特征影響往往使構造帶具有一定的充導水能力。勘探階段見有泉點在F4等構造帶附近溢出，鄰區見F4斷層時，鉆孔中發生掉塊與漏水。礦井2014 年6 月12 日在施工309 采區-40 水平車場揭露F突斷層時，發生突水，突水量400 m3/h。從以上資料可知，導水性強的F0、F4、F突斷層，富水性較強，可能會對礦井造成突水事故，對礦井安全生產具有危害性。

根據翠屏山煤礦井田水文地質條件的特征，結合《煤礦防治水細則》中水文地質類型的劃分依據，翠屏山煤礦水文地質類型應劃分為中等類型。

3 礦區水患分析

3.1 大氣降水及地表水影響

礦井地下水的主要補給來源為大氣降水，地表大氣降水是通過地表風化殘坡積層、風化層裂隙帶、構造帶和采動裂隙帶等滲入補給各含水巖層，然后向礦坑充水，成為礦坑的主要補給來源。由于直接充水巖層為童子巖組弱含水層，正常情況大氣降水的滲入量較小，但在大暴雨時滲入量會增大。從翠屏山煤礦歷年的礦坑涌水量與降雨量變化曲線及礦井水文地質長期觀測分析，礦坑涌水量受大氣降水影響明顯。

礦區屬中低山地貌，地表植被茂盛，區內山脈呈北東高南西低，最高位于7 線東邊山頂標高+906.30 m，最低侵蝕基準面位于礦區南邊的水泥廠區標高+358.00 m，相對高差548.30 m。區內溝谷發育，有利于大氣降水和地表溪溝水的自然排泄。

礦區內無大的地表水體，主要有三條河溝，礦井主井標高為+380.00 m、風井標高為+515.00 m，主井旁的溝谷底部標高為+359.50 m，風井（+515.00 m）旁的溝谷底部標高為+498.00 m。根據礦井歷年調查資料顯示主井旁的溝谷歷史最高洪水位標高為+361.50 m，低于主井標高18.50 m，風井旁的溝谷歷史最高洪水位標高為+501.00 m，均不會對主井、風井造成洪水倒灌淹井事故。

3.2 周邊相鄰礦井及老窯積水影響

從該礦井最近調查周邊相鄰礦井及老窯26 個礦硐數據來看，目前這26 個礦硐均已全部關閉，有5 個煤礦硐開采最低標高在+320 m～+368 m，其積水通過各礦硐采空區、裂隙構造帶等通道滲入翠屏山煤礦。這些礦硐采空區積水一部分流入翠屏山礦+380 m 水平，再通過+380 主井平硐流出地面，另一部分滲入翠屏山礦第二水平+380 m～+200 m，最后流入+200區段中央泵房，再從+200 水平直接抽排至+380 主井平硐流出地面。礦井+200 區段中央泵房排水能力符合《煤礦安全規程》要求，能夠滿足礦井生產需求。翠屏山煤礦目前開采在第三水平+200 m 以下，在各區段開采中未發現小煤窯對礦井開采造成影響，老窯積水威脅對礦井影響較小。

3.3 鉆孔水影響

根據 《福建省龍巖市龍永煤田翠屏山勘探區綜合地質報告》原始資料及鉆孔簡易水文地質觀測資料，礦區內地質勘探鉆孔共有134 個，少數漏水孔，封孔質量良好，達到了封口目的。各鉆孔均按設計采用400 號以上水泥砂漿或泥漿封閉。鉆孔多采用分段封孔，孔口標高+380 m 以上用濃泥漿注孔，標高+380 m 以下用砂漿封閉。

礦井在井下施工接近鉆孔時，應采取探放水措施，堅持“有疑必探，先探后掘”，及時避開漏水孔，在漏水鉆孔附近根據《煤礦防治水細則》留設60 m 的防隔水煤（巖）柱。

3.4 導水斷層影響

從上述斷裂構造導水性中可以得出，區內導水性強的的斷層有F0、F4、F突，其他均為弱導水性斷層。對于導水性強的F0、F4、F突斷層，礦井應參照《煤礦防治水細則》規定，留設足夠尺寸的防隔水煤（巖）柱及留設“四線”（即積水線、停采線、探水線、警戒線），禁止開采隔水煤（巖）柱。往往斷層構造裂隙帶較為破碎，其局部也會有一定的充導水性，而河流流經此斷層破碎帶時，此斷層構造帶容易成為導水通道，對礦井安全構成威脅。因此，礦井在施工過程中，應及時避開與河流直接接觸的斷層。

3.5 灰巖水影響

區內煤層與灰巖之間雖然大部分分布有相對穩定隔水的文筆山組地層，但由于后生構造發育，造成煤系地層與棲霞灰巖對口或構造帶與灰巖水有了水力聯系。因此，礦井要特別重視對灰巖水的預防，加強對灰巖的控制，不斷完善灰巖頂界面圖，并留設足夠尺寸的隔水煤巖柱，以防突水災害，確保安全生產。

4 防治措施

4.1 地表水防治

礦井通過多年投入大量量資金治理河床和地表塌陷區，取得了較好的治理效果。主要在地表兩個塌陷區上方兩測設引水渠或水泥澆灌（即474 邱江平斜井以外150 m 河溝治理及450 曾佳順15 號洞以外100 m 河溝治理），將水引出塌陷區，沿地表塌陷區高處截流水溝，防止大地降雨，山坡積水沿塌陷區水滲入井下。建議礦井進一步加大做好對地表水疏導工作，疏導大青坑+482 新陂煤礦上部風井的地表水、+433 風井上部附近的水路和+450 風井上部煤臺下部附近的水路，將地表水對礦井影響降至最低。

礦井應每旬指派防治水成員巡查對礦井安全生產有可能影響的地表河谷、排洪溝渠、護坡等重點部位。特別是在雨季期間，應加大巡查力度。每次降大暴雨前后，必須及時巡查地面情況和井下各觀測站涌水量變化情況，及時分析并采取針對性有效措施。當發現暴雨、洪水災害嚴重、有可能引發淹井時，必須立即緊急停產撤人，礦井重新恢復生產時必須在確認隱患險情已徹底消除后方可恢復。

4.2 老窯、老空積水防治

礦井開采目前在第三水平+200 m 以下，上述已分析出老窯積水全部通過礦井+380 主井平硐及+200 m 中央泵房排流至地面。雖然對礦井目前開采影響較小，但預防巷道坍塌堵塞形成新的積水區，礦井必須對可疑地段嚴格執行“預測預報，有疑必探，先探后掘，先治后采”的防治水原則。

礦井老空積水應及時在礦井充水性圖和相關圖紙中標注采空區范圍、積水量等情況，對已封閉巷道出水口的流量、水位、水質等進行定期觀測及分析，合理劃分礦井可采區、緩空區、禁采區，并在積水區外圍嚴格設置“四線”。

4.3 礦井水防治

（1）采取對標管理，完善資料。礦井應認真搜集資料，比對分析，建立臺帳，完善資料，歸檔管理，為防治水工作提供有力的依據。及時更新《煤礦防治水細則》規定的礦井充水性圖等五大必備圖件和15 種基礎臺帳資料。

（2）技術指導、設備到位。配足防治水專業技術人員、專門的探放水隊伍和配足探放水作業人員人數，配備礦井水文地質類型相對應的探放水鉆機及配套設備，嚴格落實井下探放水相關規定。

（3）采取強化培訓，提高技能。礦井應定期開展防治水教育和培訓，掌握井下探放水規定、透水預兆、應急自救，搶險處置等必要的防治水知識，熟悉避災路線，并組織考試。每年至少進行1 次水害應急救援演練，并及時根據實際演練效果情況補充修訂應急救援預案。通過強化防治水技術的培訓、考試和預案的演練，提高了各級管理人員防治水專業知識，讓廣大職工對防治水知識有了進一步了解，提高了個人防災、自救知識及能力。

（4）完善礦井排水系統。礦井進一步對+200 水平中央泵房的改造完善，提高礦井排水能力，做好+160 m 及+120 m 臨時水倉的截排工作，減輕+0 水平中央泵房排水負擔，提高礦井防災搞災能力。

4.4 斷層構造帶防治

礦井在施工過程中，應避開與河流直接接觸的斷層。對于F0、F4、F突斷層，應按相關規范留設“四線”，并根據《煤礦防治水細則》留設足夠尺寸的防隔水煤（巖）柱，禁止開采煤（巖）柱。嚴格執行“預測預報，有疑必探，先探后掘，先治后采”的防治水原則，施工中密切觀注井巷圍巖、斷層構造破碎帶、工作面等情況，發現有透水預兆時，必須立即停止作業，并采取相應防范措施。

4.5 灰巖水防治

加強對灰巖的控制，不斷完善灰巖頂界面圖，密切注意F0斷層及其伴生斷層，盡可能地控制F0斷層及修改F0斷層等高線圖，在采掘工程平面圖、水平切面圖畫出“四線”，以F0斷層（灰巖水）為積水邊界，在圖紙上標注積水范圍。參照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規程》和《煤礦防治水綜合技術手冊》，“四線”留設為60 m，積水區邊界為積水線，積水線往外推60 m 為停采線，停采線往外推60 m 為探水線，探水線往外推60 m 為警戒線。在今后生產過程中，嚴格做到“預測預報，有疑必探，先探后掘，先治后采”原則。

F0的伴生斷層有可能具有較強的導水性，比如已閉坑的福建省龍巖市東方二礦2011 年10 月20 日發生的井下突水淹井事故，東方二礦在井巷掘進過程中揭露F0的伴生斷層，未引起重視，未采取探放水措施而導致淹井。因此礦井在井下施工過程中接近或揭露F0的伴生斷層時，發現工作面有異常現象必須立即停止作業，撤離到安全通道，并立即上報礦井口調度室，礦井必須進行安全技術論證和采取探放水措施。

5 結語

通過對翠屏山煤礦的水文地質特征及水患分析，并結合礦井原始地質資料及實際情況，提出了相應合理有效的水害防治措施，對礦井安全生產有一定的促進作用。