淺議礦井充水條件

谷燁真

（山西省煤炭地質(zhì)公司，山西 太原 030045）

煤礦生產(chǎn)時(shí)受到水害事故的威脅。地表水或地下水沿某些通道進(jìn)入礦井，致使礦井突水，造成水害事故。那么，礦井突水是如何發(fā)生的呢？

1 礦井充水的自然條件

1.1 自然充水水源

1.1.1 大氣降水

大氣降水是許多礦井補(bǔ)給水源之一，尤其是開采地形低洼且埋藏深度較淺的煤層，大氣降水往往是礦井主要充水水源。礦井涌水量往往受區(qū)域降水量的大小、強(qiáng)度和延續(xù)時(shí)間的影響，并且隨氣候具有明顯的季節(jié)性變化，但是隨著開采煤層深度的增加而減少。

1.1.2 地表水水源

地表水體（海、河、湖、水庫等）對(duì)煤層開采的威脅很大，地表水體會(huì)通過構(gòu)造破碎帶、頂板巖層冒落帶或古井進(jìn)入井下，洪水期間通過低洼處井口直接灌入，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此在開采過程中，必須查清天然條件下和煤層開采后地表水對(duì)礦井的影響，以避免地表水害威脅。

1.1.3 圍巖地下水水源

圍巖地下水充水類型劃分：①根據(jù)充水巖層性質(zhì)可分為：砂礫石孔隙水、堅(jiān)硬巖層裂隙水和巖溶水。②根據(jù)煤層與充水巖層接觸關(guān)系可分為：直接充水礦床和間接充水礦床。③根據(jù)煤層與充水巖層相對(duì)位置可分為：頂板充水和底板充水。

地下水往往是礦井充水最直接、最常見的主要水源。地下水流入礦井通常包括靜儲(chǔ)量和動(dòng)儲(chǔ)量。開采初期或水源補(bǔ)給不充沛時(shí)，往往以靜儲(chǔ)量為主，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，長(zhǎng)期排水和裁決范圍不斷擴(kuò)大，靜儲(chǔ)量逐漸被消耗，動(dòng)儲(chǔ)量的比例相對(duì)增加。

1.2 天然充水通道

礦井充水通道主要包括點(diǎn)狀巖溶陷落柱、線狀斷裂（裂隙）帶、面狀裂隙網(wǎng)絡(luò)（局部面狀隔水層變薄或尖滅）。

1.2.1 點(diǎn)狀巖溶陷落柱通道

巖溶陷落柱在我國北方較為發(fā)育，在地下水的長(zhǎng)期影響下，奧陶系石灰?guī)r形成了大量的古卡斯特空洞，在上覆巖層的重力作用下，空洞潰塌并被上覆巖層下陷填實(shí)，被下塌的破碎巖塊所充填的巖溶陷落柱溝通了奧陶系碳酸鹽巖溶含水層，使得奧灰水涌入礦井，造成災(zāi)害性的突水。

1.2.2 線狀裂隙帶通道

巖層的風(fēng)化裂隙、成巖裂隙、構(gòu)造裂隙都能構(gòu)成礦井充水的通道，對(duì)礦井充水具有嚴(yán)重威脅的是構(gòu)造裂隙，包括各種節(jié)理、斷層和巨大的斷裂破碎帶。

礦井開采所揭露的巖層，都分布有不同數(shù)量、不同性質(zhì)的、不同規(guī)模的構(gòu)造斷裂。在開采過程遇到這些斷裂時(shí)，與之有關(guān)的水源往往會(huì)通過這些斷裂涌入井下，造成突水。根據(jù)斷裂帶的透水性能，將其劃分為隔水?dāng)嗔褞Ш屯杆當(dāng)嗔褞А?/p>

隔水?dāng)嗔褞е饕侵笖嗔褞П旧砑捌鋬蓚?cè)的含水層無水利聯(lián)系，由于斷裂帶出現(xiàn)在較松軟的黏塑性巖層中或破碎帶膠結(jié)致密，使得斷裂帶本身不含水，還可使被切斷的含水層無水利聯(lián)系。但在礦井開采后，可能導(dǎo)致斷裂帶進(jìn)一步破碎或疏松充填物被沖蝕掉而變?yōu)橥杆?/p>

透水?dāng)嗔褞В鹤陨硗杆慌c其他水源聯(lián)系的斷裂帶，成為孤立的含水?dāng)嗔褞В?dāng)巷道接近或揭露時(shí)，會(huì)造成突水，通常開始水量大，后逐漸減少或干涸，對(duì)礦井工作無多大影響；若斷裂帶自身含水，而且與其他水源有水利聯(lián)系，一旦引起礦井突水，補(bǔ)給水源會(huì)通過它不斷涌入礦井，水量大而穩(wěn)定，不易排干，造成水害事故。

1.2.3 面狀裂隙網(wǎng)絡(luò)（局部面狀隔水層變薄區(qū)）

根據(jù)含煤巖系和水文地質(zhì)沉積環(huán)境分析，煤系含水層組主要以厚層砂巖含水層組為主，厚層灰?guī)r沉積較少。在厚層砂巖含水層組之間沉積了以細(xì)砂巖、粉砂巖和泥巖為主的相對(duì)隔水層組，在長(zhǎng)時(shí)期的構(gòu)造應(yīng)力作用下，脆性的隔水巖層受力后以破裂形式釋放應(yīng)力，致使隔水巖層產(chǎn)生了不同方向的較為密集的裂隙和節(jié)理，形成了較為發(fā)育的呈整體面狀展布的裂隙網(wǎng)絡(luò)。

2 礦井充水的人為條件

2.1 人為充水水源

2.1.1 襲奪水

由于礦井開采，降落漏斗不斷擴(kuò)展，人工流場(chǎng)強(qiáng)烈改造礦區(qū)天然地下水流場(chǎng)，人工地下水流場(chǎng)獲得新的補(bǔ)給水源稱為襲奪水。襲奪水水源主要為：位于地下水排泄區(qū)的泉水和地表水、位于地下水徑流帶內(nèi)的排泄區(qū)一側(cè)相鄰含水層和相鄰水文地質(zhì)單元地下水。

2.1.2 老窯水

老窯水一般分布在老礦山的淺部，以靜儲(chǔ)量為主，靜儲(chǔ)量與采空區(qū)分布范圍有關(guān)，由于多年積水，水循壞條件差，水中含有大量H2S氣體，有較強(qiáng)的腐蝕性，一旦突水，水勢(shì)迅猛，且H2S氣體危害性大。

2.2 人為充水通道

礦井人為充水通道包括頂板冒落裂隙帶、地面巖溶疏干塌陷帶和封孔質(zhì)量不佳的鉆孔。

2.2.1 頂板冒落裂隙帶

采空區(qū)冒落后，冒落裂隙帶發(fā)育高度達(dá)到上覆含水層時(shí)，會(huì)使得礦井用水量增加，當(dāng)冒落裂隙帶發(fā)育到地表水體時(shí)，礦井用水量迅猛增加，并時(shí)常伴有涌砂現(xiàn)象，對(duì)煤層的開采帶來影響。

2.2.2 地表坍陷

隨著我國巖溶沖水礦床大規(guī)模的抽放水和疏干實(shí)踐，礦區(qū)及其周圍地區(qū)會(huì)產(chǎn)生地表巖溶坍陷，地表水和大氣降水會(huì)通過塌陷涌入礦井，對(duì)礦井生產(chǎn)造成極大危害。

2.2.3 封孔質(zhì)量不佳的鉆孔

當(dāng)鉆孔封閉不合格時(shí)，就構(gòu)成了勾通采掘工作面頂、底板含水層或地表水的通道，會(huì)導(dǎo)致礦井突水或淹井事故。

3 結(jié)束語

礦井充水條件分析，是礦井水文地質(zhì)工作的重要環(huán)節(jié)，也是預(yù)防水害事故、做好防治水工作的關(guān)鍵所在。通過對(duì)礦井充水條件分析，才能了解礦井水害事故的特點(diǎn)，采取有針對(duì)性的安全技術(shù)措施和管理措施，有效防止水害事故的發(fā)生，保障礦井建設(shè)和生產(chǎn)的安全。