煤礦水害及防治分析

摘 要：屯蘭礦煤層開采面臨的水害有大氣降水、地表水、地下水、老空水，其中地下水包括山西組砂巖含水層、太原組灰?guī)r含水層及奧灰含水層，主要水害為奧灰水和老空水。采掘工作面堅(jiān)持采取“有掘必探、有采必探”措施，可有效預(yù)防水害事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：煤礦水害；防治；有掘必探；排水系統(tǒng)

屯蘭礦位于古交礦區(qū)的西部，面積73.34km2，2005年批準(zhǔn)核定生產(chǎn)能力為500萬(wàn)t/a。主要可采煤層為2、4、8、9號(hào)煤，現(xiàn)開采2、8號(hào)煤，采用斜井立井綜合開拓方式。按照《煤礦防治水規(guī)定》礦井水文地質(zhì)類型劃分原則，屯蘭礦山西組2、4號(hào)煤層礦井水文地質(zhì)類型為中等，太原組8、9號(hào)煤層礦井水文地質(zhì)類型為復(fù)雜。

1 礦井水害類型分析

屯蘭礦煤層開采面臨的水害有大氣降水、地表水、地下水、老空水，其中地下水包括山西組砂巖含水層、太原組灰?guī)r含水層及奧灰含水層，下面就以上水害進(jìn)行分析：

1.1 大氣降水、地表水

根據(jù)礦井鉆孔資料，屯蘭礦全礦蓋山厚度為127～600米，北一盤區(qū)部分區(qū)段稍薄，最小也在127m以上，煤層回采后頂板冒裂帶一般不會(huì)與地表溝通，大氣降水及地表水對(duì)煤層回采一般不會(huì)造成直接影響。

1.2 山西組砂巖含水層

該含水層為上組煤層開采直接充水水源，含水層除了在褶曲的軸部巖層裂隙比較發(fā)育、水量相對(duì)集中外，富水性整體相對(duì)較弱，連通性較差，該含水層對(duì)上組煤層開采影響不大。

1.3 太原組灰?guī)r含水層

該含水層為下組煤層開采直接充水水源，含水層除了在褶曲軸部可能相對(duì)富水外，整體富水相對(duì)較弱，該含水層對(duì)下組煤層開采影響不大。

1.4 奧灰含水層

屯蘭礦為全區(qū)帶壓開采礦井，奧灰水靜水位標(biāo)高830-890米，現(xiàn)生產(chǎn)采區(qū)2號(hào)煤、8號(hào)煤底板標(biāo)高分別為620～900米、630～860米。2號(hào)煤層隔水層厚度為160m，8號(hào)煤層隔水層厚度為90m。目前礦井所承受的最大水壓為2.5MPa，突水系數(shù)最大為0.041MPa/m，正常情況下，在完整底板情況下奧灰水對(duì)煤層開采不會(huì)造成威脅，但礦井存在導(dǎo)水?dāng)鄬?、?dǎo)水陷落柱、封閉不良的鉆孔等導(dǎo)水通道，可將奧灰水引入礦井，造成透水事故。2010年3月1日，駱駝山煤礦透水事故，透水水源為奧灰水，導(dǎo)水通道為底板隱伏陷落柱，最大涌水量約6萬(wàn)m3/h。奧灰水由于其水量豐富，屯蘭礦又為全區(qū)帶壓開采，所以可形象把帶壓開采比喻成水庫(kù)下開采，一旦誤揭導(dǎo)水通道，后果不堪設(shè)想。

1.5 老空水

2 礦井水害的防治

防治奧灰水害主要是預(yù)防誤揭導(dǎo)水通道，防治老空水主要是探放積水，以下就防治奧灰水及老空區(qū)的具體措施進(jìn)行研究。

2.1 采掘工作面嚴(yán)格執(zhí)行“有掘必探，有采必探”措施

所有采掘工作面堅(jiān)持“有掘必探、有采必探”的原則，做到“物探先行、鉆探驗(yàn)證、化探跟進(jìn)”。開掘工作面使用瑞利波和瞬變電磁進(jìn)行超前物探，回采工作面全部進(jìn)行坑透，確定出地質(zhì)異常體，使用專用探放水鉆機(jī)對(duì)物探及坑透成果進(jìn)行驗(yàn)證，并對(duì)工作面及鉆孔涌水及時(shí)進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)，確定充水水源，對(duì)賦水區(qū)采取注漿加固或留設(shè)防水煤柱等措施，消除水害威脅后，方可繼續(xù)施工。開掘工作面超前探測(cè)深度為90米，允許掘進(jìn)距離為60米，留設(shè)30米的超前距。

受老空水威脅的采掘工作面，施工前必須探放老空水，待老空水疏放完畢后，方可進(jìn)行采掘作業(yè)。

2.2 礦井抵御水害措施

2.2.1 礦井中央排水系統(tǒng)的建立。井底車場(chǎng)中央水倉(cāng)容量3600m3，有兩個(gè)主倉(cāng)和一個(gè)副倉(cāng)，配備有離心泵5臺(tái)，2臺(tái)工作水泵，2臺(tái)備用，1臺(tái)檢修，水泵型號(hào)D280-43×7，單泵排水量Q=280m3/h，揚(yáng)程H=301m，功率355kw，φ273排水管路一趟，φ219排水管路一趟，至地面污水處理廠。礦井正常涌水量245m3/h，最大涌水量300m3/h，每年進(jìn)行一次聯(lián)合排水試驗(yàn)，2013年聯(lián)合排水能力為616m3/h。工作和備用水泵的總能力，能夠在20h內(nèi)排出礦井24h的最大涌水量。

2.2.2 屯蘭礦屬帶壓開采礦井，在已有的中央排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立了強(qiáng)排水系統(tǒng)。強(qiáng)排水系統(tǒng)位于副斜井底中央水倉(cāng)旁，由水倉(cāng)通道與中央水倉(cāng)相聯(lián)。安裝2臺(tái)BQ550-383/10-900/W-S（6kv）型礦用隔爆型潛水排沙電泵，兩趟φ325排水管合并于管道井φ426排水管，排水垂高269.7米，單臺(tái)水泵流量為550m3/h，揚(yáng)程為383m，功率為900KW，電壓為6KV。地面在主斜井井口附近設(shè)應(yīng)急強(qiáng)排配電室，采用地面控制。

2.2.3 屯蘭礦屬帶壓開采礦井，在礦井車場(chǎng)修建了防水閘門。分別在南二軌道大巷、南二膠帶機(jī)巷、西翼軌道大巷、西翼膠帶機(jī)巷、東翼軌道大巷、東翼膠帶機(jī)巷、東翼回風(fēng)巷、794瓦斯抽采措施巷修建了防水閘門，共9道，并對(duì)其進(jìn)行了壁后注漿，實(shí)現(xiàn)了各盤區(qū)的相互隔離，某一盤區(qū)一旦突水，可使其他盤區(qū)、井底車場(chǎng)及中央水泵房不受其影響。

2.2.4 每年4月29日，組織全礦井下職工進(jìn)行一次水害應(yīng)急救援演習(xí)，井下職工全部按避水災(zāi)路線升井，地面各單位相互協(xié)調(diào)，組織救援，以提高礦井抵抗水災(zāi)的能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)屯蘭礦水文地質(zhì)條件的研究分析，威脅屯蘭礦煤層開采的主要水害為奧灰水和老空水。采掘工作面堅(jiān)持采取“有掘必探、有采必探”措施，可預(yù)防誤揭導(dǎo)水通道；受老空水威脅的地點(diǎn)，提前對(duì)老空水進(jìn)行探放，待水頭降至安全水頭以下時(shí)，方可進(jìn)行采掘活動(dòng)。截止2012年底，屯蘭礦尚未誤揭一個(gè)導(dǎo)水通道，累計(jì)探放老空水約80萬(wàn)m3/h，有效預(yù)防了重大水害事故的發(fā)生，減少了水害事故對(duì)礦井造成的不利影響。

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作者簡(jiǎn)介：趙金龍（1984-），男，山西河津人，2008年畢業(yè)于河北工程大學(xué)，水文與水資源工程，助理工程師，主要從事企業(yè)防治水工作。