霍臨礦井水害綜合防治技術

摘要：該文以霍臨礦井為例，闡述了水文地質條件復雜礦井，如何采取科學、合理的措施，有效地防治礦井水患，保證礦井的安全建設和安全生產。

關鍵詞：礦井 防治水 措施

中圖分類號： TD52 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（b）-00-02

霍臨煤礦系深部帶壓開采、水文地質條件復雜的礦井，在礦井建設和生產實踐中，通過對井田地質構造、水文地質、礦井水害、帶壓采掘活動進行綜合分析，針對不同水害，科學、合理地制定并實施了防治水措施，保證了礦井的安全建設和安全生產，為同類條件下礦井防治水提供了寶貴經驗。

1 礦井概況

霍臨井田的北部以天南正斷層為界，東北部、南部、東部、西部與相鄰礦井為界，面積60 km2。霍臨井田儲量豐富，煤層賦存穩定，傾角平緩，開采條件優越，礦井設計生產能力為6.00 mt/a，礦井服務年限60年。其中主采煤層為3#煤層，為特低硫、低磷、高發熱量、中灰、不粘結的貧煤，埋深平均為500 m左右。

2 區域地形地貌和地質構造

井田內南部為丘陵地貌，發育有2、30 m的沖溝，大部分為黃土覆蓋。中北部地勢較為平坦，但也有少量沖溝，南部為丘陵地帶，西部屬盆地，由黃土丘陵和低山組成。

本區大地構造位置處在我國華北地區東部新華夏構造體系第三隆起帶。霍臨井田北部東西走向的邊界斷層為逆斷層，是本區塊的一級構造；在井田內分別發育著南北走向的11條斷層，是井田內的次級構造，多為逆斷層。三維地震精查中井田內目前共發現陷落柱21個，直徑大于和等于15 m的陷落柱有6個。

3 區域水文地質條件分析

3.1 地表水及水害分析

區內主要河流是章清河，屬海河水系，年逕流量8.35×102 m3。章清河、大氣降水、溝渠、坑塘等水源可通過井口、采動冒落帶、巖溶地面塌陷或熔洞、斷層帶及煤層頂底板封閉不良的舊鉆孔充水和導水進入礦井。

3.2 礦井主要含水層及水害分析

（1）奧灰峰峰組含水層k1、水位678 m，水質為硫酸鉀鈉型，本井田分布不均、發育情況視構造而定。全井田為帶壓開采，從計算分析知道，含水層距3#煤較遠（奧灰約130 m、太灰約90 m），在完整地層的條件下，含水層水不可能鼓破底板而發生突水，但不排除其通過構造體、陷落柱或封閉不良鉆孔等垂向導水通道涌入礦坑而造成水害。（2）上石炭統太原組含水層。（3）二疊系下統山西組 k6—k7、k8砂巖含水層，以中、細粒砂巖為主，距煤層為60 m，其富水性較弱，水量有限，其中k7、k8為3煤直接充水含水層，3#煤回采過程中可以對其采取疏降，對安全生產不會造成威脅。（4）二疊系下統上、下石盒子組含水層k9—k10，巖性為中、細砂巖含水層，厚4～10.43/7.22 m，富水性弱，水質為碳酸鉀鈉型，在導水裂隙發育在范圍內，開采時可能成為3煤的充水含層。（5）基巖風化帶、第四系含水層，由于上部隔水層的存在，使基巖風化帶含水層（Ⅳ）、第四系孔隙含水層組（X）與二疊系下統上下石盒子組含水層組（Ⅷ）無補給關系，一般情況下對3#煤回采不會造成影響。

3.3 礦井的涌水量

采用地下水動學法計算3#煤的直接充水含水層和間接含水層的涌水量，礦井的正常涌水量為460 m3/h，最大涌水量為600 m3/h，礦井設計的排水量按該數設計，但沒有考慮到奧灰突水的情況。

4 礦井水害防治與處理

4.1 水害防治管理措施

（1）建立了防治水管理體系，健全了相應的機構、制度，充實了專業技術人員。（2）做好了礦井水文地質工作，編制了中長期防治水規劃和年度防治水計劃并嚴格組織實施。（3）做好了采區工作面的水文地質勘探工作，查明了霍臨礦井涌水水源為奧陶系灰巖水、3號煤層頂板砂巖水、采空區積水、鉆孔水、地表水，經調查和勘察井田內沒有老窯和老窯積水；礦井充水通道為構造斷裂帶、冒落裂隙帶、含水層露頭區、3號煤層底板巖層采動破壞帶、封閉不良的鉆孔、導水陷落柱和地表塌陷。（4）對出水地點和地段進行水溫、水量、水質監測，特別是強降雨后要求對井下涌水進行觀測，加強地質、水文地質觀測及資料收集、編錄工作，并進行全面分析研究，及時提供地質及水文地質預報，做到超前預測，防患于未然。（5）每年雨季前對防治水工作進行全面檢查，每月進行一次防治水隱患排查。定期對礦井排系統進行檢修，每年要組織一次聯合試運轉測試，檢查各排水設備的效率和運轉情況，保證礦井排水系統、排水能力、主排水設備運轉符合安全規程要求。（6）建立了水災事故應急救援預案，按規定進行演練。要求井下所有生產人員一旦發現水害征兆要及時向礦調度室匯報，礦調度室接到匯報后要迅速按《霍臨煤礦災害預防與處理計劃》中的要求啟動《霍臨煤礦水災救災應急預案》，根據預案要求通知相關機構進行水災救援。要求井下作業人員熟悉自己的避災路線，一旦發生突水事故，要有組織地沿安全的避災路線進行撤離。（7）為預防和有效指導霍臨礦建設和生產期間的防治水工作，減少突水引起的重大災難事故，針對不同的水害采取了不同方式的防治技術措施。

4.2 地表水防治技術措施

地面防治水是礦井防治水中的第一道防線，主要是“雨季三防”，采取的主要措施有：（1）井口和工業場地內建筑物的高程高于歷年最高洪水位。（2）在沖溝間修建防洪壩，壩內開挖沉淀池，對匯流而下的洪水進行攔截并沉淀。（3）對陶新河河床進行清淤，修筑防洪堤壩。（4）雨季到來前，組織相關部門對水泵、水管、閘閥、排水用的配電設備和輸電線路，全面檢修一次，聯合排水試驗一次，并對水倉、沉淀池和水溝進行清理，場地內排水溝進行清理，疏通排水渠道。（5）每年雨季成立防水辦公室，作好防水工程計劃的落實、注意七項預報信息、加強值班。（6）大的降雨后對地面各項工業、民用建筑進行檢查；負責進行地面塌陷區調查，對可能向井下滲水的塌陷區要進行填平夯實或圍堤設水泵排水。（7）每次降雨時和降雨后，派專人檢查井田范圍內及附近地表有無裂縫和采空陷落等現象，對地面一些低洼不平處進行填平或挖設排水溝，保證地面積水能及時排出。

4.3 井下水害防治技術措施

4.3.1 奧灰水防治

（1）奧灰水防治的重點放在構造的探測上，采區設計前要進行三維地震勘探，查明5 m以上的斷層和直徑大于20 m的陷落柱；工作面回采前要進行無線電波透視工作，查明3 m以上的斷層和直徑大于10 m的陷落柱，同時對查明的地質構造要用鉆探或物探方法進行含水性評價，確認無突水危險后方可進行生產，盡量避免采掘工程直接揭露導水構造而引發惡性突水事故的發生。（2）對于含水構造（大型斷層、陷落柱）或無法確定是否導水的構造，要留設防隔水煤柱，防隔水煤柱不得小于20 m。（3）對于采區應留設采區間的防隔水煤柱，防隔水煤柱不得小于40 m，防止一個采區發生突水事故而波及到另一個采區。（4）采區排水系統、礦井主排水系統必須定期檢修、維護，始終處于完好狀態，以應付突水事故發生，保障安全；同時應根據礦井涌水量的變化情況調節排水系統。

4.3.2 號煤層頂板砂巖水防治

工作面回采前，地測科根據工作面的水文地質情況進行綜合分析，預測工作面正常涌水量及最大涌水量，生產隊組需根據預測的最大涌水量配置排水設施，保證頂板來水能及時排出；另外對易積水地段，如向斜軸部、下山掘進巷道，要提前組織探放水工作，以降低采掘過程中的來水量。

4.3.3 采空區積水防治

（1）地測科對已形成的采空區以及廢棄的巷道進行嚴格排查，將可能形成的積水區域標于充水性圖上，同時還應標注積水量及積水水位標高，在實際施工中根據不同的積水情況采取相應的措施進行治理。（2）下分層巷道掘進時，當掘至距上分層采空區積水區邊界30 m時，即安排打鉆探放水，采取邊探邊掘的措施，以保證巷道施工的順利進行。（3）當其他采掘工程需穿越廢棄的空巷和采空區時，均要先進行探放水后方可穿越空巷和采空區。

4.3.4 鉆孔水防治

摸清楚全井田范圍內的鉆孔分布情況，對封閉不良的鉆孔建立專門的臺帳。當采掘工程接近鉆孔時，地測科下通知單，相關隊組密切關注有無突水征兆；當采掘工程接近封閉不量鉆孔時，地測科安排探放水，確認無突水危險后方可繼續施工。

4.3.5 構造導水防治

對礦井奧灰承壓區進行三維地震勘探，查明隱伏的陷落柱和斷層，對三維地震勘探已查明的斷層、陷落柱用地面瞬變電磁法查明其含水性。并制定巷道過斷層、陷落柱的專項安全技術防水措施；對落差大于30 m有可能溝通深部水的斷層或導水陷落柱，必須按規程留設防水煤柱，嚴禁采掘巷道進入防水煤柱。

4.3.6 立井井筒施工防治水技術

霍臨煤礦主、副、風井均為立井，采用凍結法通過表土段和風化基巖帶含水層；井筒設計雙層混凝土井壁結構，壁間設計有防水薄膜，套完內壁后采取壁間注漿；通過二疊系下統山西組k6—k7、k8砂巖含水層時，涌水量較大，采用工作面預注漿；井筒施工完畢后進行了壁后注漿，封堵集中出水點，使井筒漏水量降到1 m3/h以下。

4.3.7 采掘過程防治水技術

霍臨礦為帶壓開采，巷道掘進也為帶壓作業，堅持“預測預報，有掘必探，先探后掘，先治后采”的防治水原則，采掘工作面遇到出水征照必須采取各種措施探水。將電法、瞬變電磁技術應用于超前物探，作為日常防治水的重要內容，在水文地質異常地段，如斷裂富水帶，實施超前鉆探。E1301首采工作面頂板二疊系下統山西組k7、k8砂巖含水層，進行了探放水施工，有效降低了開采過程中的頂板涌水量，為煤層開采創造了安全條件。

5 加強霍臨礦井防治水工作的主要對策

全面分析霍臨礦井防治水工作現狀，為有效防治水害，提出如下對策。

（1）對于采掘過程中異常出水情況，決不能疏忽大意，要分析出水源及出水通道；當無法分辨出突水水源時，取水樣送水質化驗單位進行化驗，采取相應的防治水措施。（2）建立奧灰水觀測系統，在線監測奧灰水水位、水壓，對防突水起到預警作用。（3）堅持生產和科研相結合，與科研院所合作深入開展帶壓開采的課題研究，制定出更為安全、合理的帶壓開采方案，以確保礦井安全生產的正常進行。（4）積極探索本礦井的水害預防、治理、救援技術及防治理論。（5）全面規劃、統籌考慮防治水和礦井的采掘安排及長遠發展，實行規范化、科學化管理。

礦井水災作為煤礦開采的五大災害之一，給煤礦的安全生產帶來了極大的危害，消除礦井水害，實現安全生產，是煤礦安全管理人員面臨的艱巨任務。安全管理人員要掌握礦井防治水理論知識，認真貫徹、執行《煤礦安全規程》、《煤礦防治水規定》，理論結合實踐，切實創新、提高礦井水害防治技術，有效防治礦井水患。

參考文獻

[1]煤礦安全規程.

[2]煤礦防治水規定.

[3]霍臨礦井精查地質報告.

[4]霍臨礦井水文地質類型劃分報告.