煤礦充水因素分析及防治水措施

楊 華

（山西省煤炭工業廳資源地質局，山西 太原 030045）

1 礦井概況

山西朔州某礦井田內主要含煤地層為石炭系上統太原組和二疊系下統山西組。其中，主要可采煤層有4-1、4-2、7、9、11號共5層煤層。井田總體為向南傾斜的單斜構造，發育次一級寬緩的背斜、向斜構造各一個，另外，井田內發育4條中小型正斷層，未揭露陷落柱和巖漿巖侵入體，井田地質構造復雜程度屬簡單類型。

井田主要含水層組為：奧陶系中統石灰巖巖溶裂隙含水層組，石炭系上統太原組砂巖裂隙含水層組，二疊系下統山西組和上、下石盒子組砂巖裂隙含水層組，第四系松散巖類孔隙含水層組。

井田主要隔水層為：本溪組隔水層、石炭系太原組和二疊系地層間隔水層。

2 礦井充水因素分析

2.1 充水水源

2.1.1 大氣降水對礦井充水的影響

井田各可采煤層埋藏相對較淺，因此，大氣降水是礦坑水的主要來源之一，即大氣降水通過采空區地表塌陷、裂縫直接進入井下。由于降水量的季節變化，礦井涌水量具有明顯的動態變化特征，一般在雨后的3~7 d，礦井涌水量即顯著增加。

2.1.2 地表水對礦井充水的影響

井田內地表水體不發育，大小溝谷平時基本干涸無水，唯雨季時才匯集洪水沿溝排泄，輾轉向西、向南流入西部邊界外的馬關河。

2.1.3 采空區及相鄰礦井積水的影響

據調查，井田外周邊現分布有6個煤礦，以往開采情況比較復雜，其以往采掘工程與本井田相鄰較近，且均有采空區積水，故本井田今后在開采4-1號煤層時，必須加強探放水工作，避免發生水害事故，確保安全生產。

2.2 充水通道

2.2.1 斷層及裂隙

本井田斷層落差均小于12 m，破碎帶寬度不大，斷層兩盤派生裂隙雖然發育，但斷層裂隙局部被泥質充填。根據井下實際揭露情況，剛揭露斷層時有短暫的滲淋水，以后基本無水。故井田內斷層的導水性均較差。

2.2.2 封閉不良的鉆孔及井筒

封閉不良鉆孔是典型的人類活動留下的點狀垂向導水通道，該類導水通道的隱蔽性強，垂向導水暢通，不僅使垂向上不同層位的含水層之間發生水力聯系，而且當井下采礦活動揭露或接近鉆孔時，可出現含水層水的入滲和灌入，影響煤層正常開采，甚至出現嚴重的水災事故。井田內及周邊現有11個鉆孔，因施工年代不同，盡管以往進行過封孔，但礦井生產時仍應有所防范。但部分鉆孔由于技術設備、材料質量、施工條件、技術和生產需求及歷史背景等原因，未封孔或封孔質量較差。

井田現有的3個井筒均穿過4-2號煤層以上所有含水層，故上部各含水層地下水可通過井筒對礦坑產生充水，但因4-2號煤層以上的各含水層富水性均弱，故對礦坑充水影響較小。

2.2.3 礦壓破壞帶

煤層底板采動破壞導水帶是指因采動失去阻水能力的那部分巖體，它不僅包括巖層新產生的斷裂破壞部分，而且包括彈性變形的裂隙擴大部分。這種破壞削弱了巖層的阻水能力，很容易使小的斷層發展成大的斷裂帶，使原本阻水的構造成為導水通道，而造成突水事故的發生。

礦壓破壞帶與煤層底板巖性、構造發育程度及開采方式、煤層厚度等因素有關。一般為16 m，在該范圍內隔水層將失去阻水抗壓能力。

2.2.4 奧灰巖溶水

井田內各可采煤層雖均屬帶壓開采煤層，但奧灰水突水危險性小。

2.3 礦井涌水狀況

根據礦井水文地質條件分析，礦井涌水主要來自頂板含水層裂隙滲水及采空積水等。受季節性影響，礦井涌水量具有明顯的動態變化特征。經計算，開采4-1號煤層達產時，礦井正常涌水量為1 210 m3/d，最大涌水量為1 864 m3/d。

3 主要的水害情況

（1）上覆砂巖裂隙含水層組及基巖風化帶裂隙水。

（2）本井田采（古）空區積水及相鄰井田采（古）空區積水。

（3）大氣降水及雨季溝谷洪水。其中，采空區積水是本礦最大的安全隱患。

4 防治水措施

礦井防治水工作必須采取“防、堵、疏、排、截”綜合治理措施。防，主要指井下合理留設各類防隔水煤（巖）柱和修建各類防水閘門或防水墻等；堵，主要指注漿封堵具有突水威脅的含水層或導水構造等通道；疏，主要指探放老空水和對承壓含水層進行疏水降壓；排，主要指完善礦井排水系統，排水管路、水泵、水倉和供電系統等必需配套；截，主要指加強地表水（洪水）的截流。

（1）提高防治水意識，重視防治水工作，建立健全防治水崗位責任制，認真落實領導帶班下井制度。

（2）充實水文地質工作人員，加強日常水文地質管理。采用必要的先進技術手段，探測采空區積水，同時注意探測隱伏斷層、陷落柱的導水性。經常觀察井下各種涌水現象，做好礦井水文地質監測工作。

（3）學習國內外先進管理經驗，加大資金投入，完善井下排水系統和安全設施，設立井下安全通道及避難場所。井下排水及應急設備必須保持完好狀態。

（4）堅持信息共享和及時通報，經常調查了解相鄰礦井生產的建設情況，采掘前應查清周邊礦井工作面位置、采空區范圍及其積水程度等。發現問題應及時通報并調查清楚。

（5）杜絕超層越界開采現象，防止水害事故的發生。

（6）在今后的生產中必須嚴格堅持“預測預報，有掘必探（鉆），先探后掘，先治后采”的防治水原則，繼續查清其采掘工程布置及采空范圍、積水情況等。

（7）注意做好地面防治水工作。建立疏水、防水、排水系統，報廢井筒要填實封堵并建立檔案，將井筒周圍的導水溝渠挖好疏通，并由專人負責。必須認真檢查井田內地表是否存在地面塌陷、導水裂隙或其他導水通道，一旦發現，應及時將其回填夯實。

（8）井田內及周邊4-1號煤層開采多年，而且經歷整合、關閉報廢的井筒數量較多，要組織人員進行排查，并按照煤礦防治水規定進行填實封堵和登記存檔，以防地表水灌入井下。

（9）與氣象、水利、防汛等部門密切合作，建立災害性天氣水害預警和預防機制。

（10）按規定留設各類防隔水煤柱。

（11）認真觀測斷層的導水性，嚴格按照煤礦防治水規定留設防隔水煤柱。

（12）接近采空區時，嚴格按照煤礦防治水有關規定實施探放水工作。

（13）必須制定詳細的煤礦防治水措施和應急預案。采掘工作面探水前，應當編制探放水設計，確定探水警戒線，并采取有效的安全措施。探水鉆孔成組布設，并在水平面和豎直面內呈扇形，使巷道前方的中心及其上下左右煤層空間均有鉆孔控制。出現以下透水征兆時，要立即停止采掘，按有關規定實施探放水，排除隱患后方可繼續采掘：①巷道或工作面頂底板壓力增大，巖石變軟，出現掉渣、冒頂、支護變形或傾斜現象。②采面或巷道壁“出汗”，頂板淋水增大，底板突然涌水。③采面或巷道“掛紅”，水的酸度大，有澀味或臭雞蛋氣味。④煤巖層發出“嘶嘶”的水叫聲。⑤出現壓力水流。⑥工作面空氣溫度降低，出現霧氣。

歸根結底，煤礦防治水工作取決于對水害防治的重視程度及現場落實情況。

5 結論

根據對井田充水因素的分析，來確定本井田受地下水、采（古）空區積水、地質構造水的充水因素影響，采掘工作受水害的影響，但不威脅礦井安全，防治水工作難易程度屬簡單類型，但不容忽視。井上應建立完善的防水、排水系統，對井田范圍內的塌陷裂隙及時充填；井下要根據探放水原則，堅持“預測預報、有掘必探、先探后掘、先治后采”的方針，加強礦井地質及水文地質工作，以確保安全生產。