礦井水文地質類型劃分及水害防治措施

謝麗蘋

（山西省煤炭工業廳資源地質局，山西 太原 030045）

1 井田概況

本井田位于沁水煤田陽泉煤炭國家規劃區東南部，區內大部被黃土覆蓋，西部的山坡及山梁出露有二疊系上石盒子組。該區地層從老至新分述如下：奧陶系中統峰峰組（O2f）；石炭系中統本溪組（C2b）；石炭系上統太原組（C3t）；二疊系下統山西組（P1s）；二疊系下統下石盒子組（P1x）；二疊系上統上石盒子組（P2s）；第四系（Q）受區域構造影響，井田總體為一較寬緩的褶曲構造，向、背斜相間排列，井田內共發現向背斜6個，地層平緩，傾角2°～9°，東南角較陡傾角達14°,斷裂構造不發育，未發現斷層，共發現陷落柱37個。井田內未發現巖漿巖，井田地質構造尚屬簡單。

該井田主要可采煤層為山西組的3#煤層和太原組的9#、15#煤層。

2 礦井水文地質類型劃分

2.1 受采掘破壞和影響的含水層及水體

根據《三下采煤規程》，冒落帶、導水裂隙帶最大高度計算公式選用如下：

3#、9#、15#煤層以上頂板巖性為砂質泥巖、砂巖、粉砂巖和泥巖為主，選用公式如下：

式中：Lf：預測冒落帶最大高度；

Hli：導水裂隙帶最大高度；

3#煤層冒落帶最大高度為10.35 m，導水裂隙帶最大高度為38.56 m。

9#煤層冒落帶最大高度為8.12 m，導水裂隙帶最大高度為31.19 m。

15#煤層冒落帶最大高度為15.70 m，導水裂隙帶最大高度為52.93 m。

根據冒落帶最大高度及導水裂隙帶最大高度計算，3#、9#、15#煤層產生的導水裂隙帶在埋藏淺處可溝通地表水體和大氣降水，故其充水含水層為煤層之上的石炭上統太原組石灰巖溶隙及砂巖裂隙含水層、二疊系下統山西組砂巖裂隙含水層組、二疊系上、下石盒子組砂巖裂隙含水層組、第四系砂礫石層孔隙含水層。上述含水層均屬弱富水性含水層，其對3#、9#、15#煤層開采影響相對較小，但不排除局部K2-K4等灰巖巖溶裂隙發育，局部富水性大，可對9#、15#煤層開采造成突水影響。

因此，開采井田內3#、9#、15#煤層時，采掘破壞或影響的含水層及水體劃分類別為中等。

2.2 礦井及周邊老空水分布狀況

該礦井田內3#、15#煤層已形成較大面積的采空區，其積水范圍較廣、積水量較大。據估算，3#、15#煤層中，采空區、采空破壞區積水面積分別為109 688 m2、879 477 m2，積水量分別為18 048 m3、673 465 m3，有可能造成礦坑突水。位于本井田西部及西北部的煤礦，東南部煤的某礦均開采過3#、15#煤層，其采掘范圍距本井田較遠，其間為實體煤，所以其采空積水對本井田開采無影響；位于本井田東部的某煤礦，其采掘范圍距本井田100 m以外，可能會對本礦井煤層開采造成影響，礦方應高度注意；位于本井田北部的某礦與本井田可能存在采掘系統連通現象，其積水對該井田今后的開采可造成威脅。

因此，井田內開采3#、15#煤層礦井及周邊分布狀況劃分類別為中等，9#煤層為簡單。

2.3 礦井涌水量

該礦現處于基建階段，設計生產能力60萬t/a。經計算，3#煤層礦井正常涌水量為361 m3/d，最大涌水量為562 m3/d；15#煤層礦井正常涌水量為633 m3/d，最大涌水量為916 m3/d。9#煤層水文地質條件介于3#、15#煤層之間，故其礦井涌水量介于3#、15#煤層礦井涌水量之間。

根據《煤礦防治水規定》3#、9#、15#煤層 Q正常＜180 m3/h，Q最大＜300 m3/h，因此，礦井涌水量類別劃分為簡單。

2.4 突水量

據調查，井田內開采3#、15#煤層開采過程中未發現突水現象，無突水量。

因此，3#、9#、15#煤層礦井突水量劃分類別為簡單。

2.5 開采受水害影響程度

井田內以往開采3#、15#煤層，未發生過突水事故，現主要水害為井田內采空區、老空區、采空破壞區積水及周邊礦井采空積水充水威脅。根據冒落帶最大高度及導水裂隙帶最大高度計算，同時在結合煤層開采后底板擾動破壞深度（取經驗值16 m）基礎上，該礦開采下部煤層時所產生的最大導水裂隙帶均可達到上部相鄰的可采煤層采空區水平高度，加之導水裂隙帶的傳遞作用，嚴重時導致上部各可采煤層采空積水涌入下部煤層中，對礦井的生產、開采造成威脅。

雖然石炭上統太原組石灰巖溶隙及砂巖裂隙含水層富水性弱，但不排除局部K2-K4等灰巖巖溶裂隙發育，局部富水性大，可對9#、15#煤層開采造成突水影響。

同時，井田內陷落柱較發育，以往施工鉆孔較多，且封閉情況不清，陷落柱與封閉不良鉆孔可能形成導水通道對礦井開采造成威脅。

此外，該地段各可采煤層埋藏淺，雨季洪水將有可能沿導水裂隙滲入礦井而造成水害，應加強防范。

因此，礦井開采受水害影響程度劃分類別為中等。

2.6 防治水工作難易程度

由以上分析得出，3#、9#、15#煤層礦井防治水工作相對來說易于進行，礦井防治水工作難易程度為中等。

綜上所述，3#、9#、15#煤層水文地質條件應為中等類型。

3 礦井水害防治措施

3.1 技術措施

（1）在礦井生產期間，要進一步加強水文勘探工作，特別是采空區積水和導水構造的探測與研究，需建立完善的井下水文動態觀測系統，加強水文地質研究，進一步摸清水文地質條件，做到有針對性的防治。礦井生產過程中，必須堅持有掘必探，先探后掘的探放水原則。

（2）井下巷道基本沿煤層布置，在巷道的低洼處均設有集水坑并配備了小水泵，確保良好的勞動環境；確保水倉、排水管路、水泵的正常工作；如礦方在實際開采過程中涌水量增大，可根據實際情況增大水泵型號。

（3）回采工作面順槽配備探放水使用設備。礦井掘進工作面配備探水鉆，務必做到有掘必探，井下各積水點均設置小水泵。

（4）對于本礦井采空區，生產過程中應指定專人進行經常性的巡視，對采空區地表產生的裂縫和塌陷區進行回填、灌漿或開挖溢洪道，疏通水道，防止雨季洪水沿塌陷裂縫灌入井下而造成災害事故。

（5）對通往采空區的廢巷道必須封閉密實，保證不透水，對于經過采空區的巷道及其他支護困難的巷道，應采取料石砌碹等特殊支護方式，以保證其支護效果。

（6）礦方根據實際開采計劃和巷道掘進進度，制定相應的年、季度防治水計劃。

（7）在井田邊界、采空區、風氧化帶、村莊留設足夠的保安煤柱。

（8）在開采過程中，遇到采空區時，要加強探放水措施，明確其確切位置，留設足夠的防水煤柱，堅持有水必放、先治后采。

（9）在今后開采過程中，應對井田內采空區積水范圍、位置調查清楚，應提前探放本煤層上游采空區及開采部上部煤層采空區。若采空區存在積水，則應提前先將采空區內積水通過管路排放掉，排除上部煤層采空區積水及本煤層中高標、高積水威脅，確保采空區積水不會對工作面構成危險而后方還可繼續生產，嚴禁頂水作業。

另外，要注意斷層、陷落柱及影伏構造的導水性，防止其對開采造成威脅。

3.2 管理措施

加強日常防汛宣傳，建立探放水管理制度；做好防水計劃；成立“雨季”三防指揮部，組織雨季前“三防”大檢查；加強職工培訓，保證礦井的安全生產。