礦井水害的分析與預防

【摘 要】我國是世界主要產煤國受水害危害最嚴重的國家之一，煤礦在建設和生產過程中，常常受到水的危害，輕則影響生產，給管理帶來困難，重則淹井傷人，往往會造成嚴重經濟損失甚至人身傷亡事故。如何有效遏制重特大水害事故的發生，保障了礦工生命安全，是礦井安全生產的一件大事。

【關鍵詞】 煤礦礦井;水害;防治

The mineral well water harm of analysis and prevention

Guo Xiao-jun

(Shangxi province No.4 geology engineerings investigate a hospital Changzhi Shangxi 046000)

【Abstract】Our country is a world main produce a coal country is harm by water endanger most severity of nation of a， the coal mine usually be subjected to in the construction and the production line water of endanger， light influence produce， give management bring difficulty， heavy then flood well wound person， usually result in severity economy loss even Human body dead and injured trouble.How valid suppress heavy especially the flood harm trouble of occurrence， guarantee miner life safety， is a mineral well safety produce of an important event.

【Key words】Coal mine mineral well;Water harm;Prevention and cure

1. 概況

山西某煤礦地處沁水盆地中段東部，辛安泉域的中西部，主要河流為濁漳河，由于不同巖性控制著不同成因類型地下水的分布，亦反映了不同地下水賦存的空間條件。因此，將區域巖層劃分為如下含水層:①碳酸鹽巖類含水層;②碎屑巖類碳酸鹽巖類含水層;③碎屑巖類含水層;④松散巖類含水層。其中第四系松散巖類孔隙含水層，井田范圍內主要分布于溝谷中，其補給來源主要為大氣降水，同時該含水層與濁漳河河水關系密切，在不同時期，可互為補給源。

2. 充水因素分析

根據礦區所處的地理位置，依據礦區水文地質條件，結合相鄰礦井及區域水文地質資料，礦坑充水因素分析如下:

2.1 充水水源及其影響程度。

2.1.1 第四系松散巖類孔隙潛水及基巖風化帶水。

礦區內第四系松散巖類孔隙潛水含水層總體埋藏較淺，水位一般在10m以內，依據本次調查資料，其生活區內淺井水位埋深為7～8m，含水層厚度一般在25.60m左右。主要由砂質粘土、砂土、粉砂組成，其富水性取決于砂礫大小及厚度，富水程度差異較大，涌水量的大小受大氣降水的補給明顯，屬中等-弱含水層。

基巖風化帶受地質構造、巖性、埋藏深度和季節性補給條件影響，其一般多屬于弱富水程度，局部在雨季補給，可達到中等富水程度。煤層開采后的導水裂隙帶發育高度將有可能波及到基巖風化帶，并進而影響到松散含水層;大氣降水及地表水可沿松散堆積物孔隙或基巖裂隙向下滲透，從而溝通上覆含水層與采區水力聯系，形成礦坑充水的主要來源。

2.1.2 3號煤層頂部砂巖水及下石盒子組砂巖裂隙水。

3號煤層直接充水含水層為頂板砂巖裂隙含水層，由于開采造成頂板冒落形成裂隙，可能溝通下石盒子組K8砂巖裂隙含水層，將含水層通過導水裂隙帶向礦坑充水，而使其成為煤層開采充水的間接充水含水層。煤層開采時，底板擾動破壞深度也可能達到K7砂巖，使其成為間接充水含水層。

2.1.3 奧灰水。

井田內中奧陶灰巖含水層無水位觀察資料，根據井田西界外夏店詳查區水文孔資料，推測本井田奧灰水水位標高662m左右，井田西南部3號煤層分布局部帶壓開采。經突水系數計算，奧灰突水系數為0.02MPa/m，小于構造破壞地段奧灰突水系數臨界經驗值0.06MPa/m，帶壓區無突水危險性，但應防范隱伏斷層存在導水性溝通奧灰水突入巷道造成水害。

2.1.4 構造水。

理論上在向、背斜軸部轉折端，裂隙相對較為發育，有利于地下水的富集，井田內地層總體為一軸向北東-南西向、向南西傾覆的寬緩背斜構造，受此構造影響，理論上井田內構造帶富水性較一般地段要強，但根據訪問資料，煤礦在開采過程中的排放水情況來看，并不明顯，富水性弱，故其對礦坑充水影響不大。

井田內的主要構造為斷裂構造，依礦方提供的襄垣縣該煤礦3號煤層采掘工程平面圖來看，F2、F3斷層均有巷道穿過，延長距離較短的F4斷層，其周圍已被采空，F5斷層兩側各留約20m的保安煤柱，其余已采空;依本礦井下揭露情況調查可知，煤礦在穿越F2、F3斷層，及在開采F4斷層附近煤層時，只有少量滲水，所揭露斷層導水性弱，對開采影響不大。

2.1.5 井筒水。

礦井井筒穿過揭露的含水層，含水層中地下水必將沿井筒流入礦坑，但經過塊石與水泥襯砌的井筒，當砌石和水泥的強度足夠時，井壁上僅會有一般的淋水現象，對礦坑充水的影響不大。

2.1.6 地表水及大氣降水。

井田內及鄰近無常年性自然地表水體，只有一人工灌渠襄屯灌溉渠從中流過，主要為農田灌溉及煤礦礦坑排水之用。濁漳西源和濁漳河南源分別由井田南界外約2Km處和東界外3Km處流過，本井田開采不受這兩處地表水體直接威脅，河流的滲漏及地下水的徑流方向對該井田的影響尚不清楚，根據開采實踐，目前尚無影響;流經本井田的襄屯灌渠，在旱季或煤礦正常生產其間經常性有水流通過，如受采空影響，造成水渠破壞，水流會直接灌入井下。

區域上大氣降水作為補給源主要通過滲漏補給第四系松散巖類孔隙含水層，一般不對礦坑形成直接影響，但本礦地面已形成采空塌陷區，地表分布有地裂縫，雨水、礦坑排水、農田灌溉水沿地裂縫直接灌入地下，尤其是在暴雨時往往會對礦井的正常生產形成較大影響。

2.1.7 相鄰礦井及老空區積水。

在該煤礦周圍只有西側的古韓聯營煤礦，依據襄垣該煤礦3號煤層采掘工程平面圖上的底板等高線及調查結果，得知古韓煤礦所采3號煤層地勢較低，其礦坑積水一般不會對該煤礦造成實質性影響，而該煤礦西側采空區所形成的積水多排向古韓聯營煤礦，因此鄰近的古韓聯營煤礦要加強監測，要對該煤礦西側采空區積水采取防治措施。

2.1.8 斷層水及其它。

從礦區范圍內斷層附近的開采情況來看，斷層富水性弱，導水性差，但礦界南側的F1斷層，斷距大，延伸較長，富水性及導水性尚不明了，有可能為一富水性或導水性強的斷層，因此在開采過程中要加強防探水工作，并嚴格按設計要求留下足夠的保安煤柱寬度。另外，礦區分布有多個性質不同的鉆孔，鉆孔的封閉情況尚不清楚，如鉆孔封閉不好，就會成為導通上部含水層的主要通道，對生產造成直接影響。

本井田內西北部存在的老采空區，現在已經密閉，僅留有兩處泄水孔，老空區積水由泄水孔向外排出，經由水泵抽至水倉，再有水泵抽至地面排走。該處老空區頂板已冒落，與地表發生了直接水力的聯系，根據本次調查，雨季老空區出水量明顯有增大趨勢，因此密閉防水墻應做的牢靠，否則會對礦坑的充水形成較大影響，構成安全隱患。

2.2 充水通道。

結合礦區的實際情況，根據礦區的水文地質特征，所看開采3號煤層的主要充水通道有，頂板上的冒落導水裂隙帶，井筒、局部構造破碎帶，未處理或未處理好的鉆孔以及區內可能存在的未查明的斷層、陷落柱等通道。

3. 礦井水害

3.1 歷史主要水害。

該煤礦自1987年建礦以來，沒有發生過因透水而造成的人員傷亡及財產損失事故，礦區內歷史上沒有發生過水害。

3.2 礦區可能面臨的水害。

根據礦區水文地質條件結合本礦的實際情況，3號煤層礦坑充水主要是煤層開采后造成的頂板破壞或采空塌陷，導致煤層上方各含水層向下滲漏所致。構造水、井筒水、奧灰水按目前實際狀況在3號煤開采過程中不會形成嚴重的水害，該礦區將來面臨的可能水害有以下兩類:

(1)老空區積水。井田范圍內未發現有小窯開采。在井田的北西部存在三處較大采空區，礦井由于開采活動而形成的導水裂隙帶溝通地表及各含水層，大氣降水、地表水、含水層的水將涌入礦坑，形成采空區積水。根據目前的情況，井田東北的采空區有水流入礦坑，對礦井正常開采活動具有一定的威脅性，井田西部及西北的采空區積水均通過與古韓聯營煤礦打通的巷道，流入古韓聯營煤礦，對本礦影響不大，而對古韓煤礦造成了直接威脅。基于以上事實，結合現在的生產規劃，古空區的積水仍會對礦井形成重要水害隱患。

(2)大氣降水及地表水。井田生產及工作區高于該地區最高洪水位，一般情況下，礦井不受洪水威脅;但井田內由于煤層埋藏較淺，煤層開采產生的導水裂隙帶會波及到地表，處理不當時，雨水會依據地勢集中向塌陷區或地裂縫匯流，暴雨時雨水直接灌入地下，形成礦井水害。

4. 預防礦井水害措施

為了防止水害事故的發生，保證礦井建設和生產的安全，我國煤礦工作者探索了一系列的防治水措施。這些措施概括起來主要有:防治地表水涌入礦井、探放水、疏放排水、防水煤柱的留設、水閘門和水閘墻的設置使用、注漿堵水、建立防治水保障制度、加強水文地質工作，做好礦井涌水、積水預報等。

5. 結論

井田內無大河流、水庫等明水體，地表沖溝平時干枯無水，生產及工作區高于該地區最高洪水位，一般情況下，礦井不受洪水威脅;但井田內由于煤層埋藏較淺，煤層開采生產的導水裂隙帶會波及地表，處理不當時，雨水會依據地勢集中向塌陷區或地裂縫匯流，暴雨時雨水直接灌入地下，形成礦井水害。因此在雨季時，應采取相應防范措施，同時由于古空區的存在其積水會對礦井形成重要水害隱患。

因此應根據自身的實際情況采取相應的預防措施。

參考文獻

[1] 王永紅中國煤礦水害預防及治理煤炭工業出版社1996

[2] 礦井水文地質規程(試行)國家技術監督局2007

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[文章編號]1619-2737(2010)04-22-089

[作者簡介]郭小軍(1976-)，男，現任山西省第四地質工程勘察院水工環助理工程師。