淺談檸司煤礦水害類型及其防治

謝貴林

(陜煤集團神木檸條塔礦業有限公司,陜西神木 719300)

淺談檸司煤礦水害類型及其防治

謝貴林

(陜煤集團神木檸條塔礦業有限公司,陜西神木 719300)

根據近年來檸司煤礦地質與水文地質資料,將檸司煤礦水害類型初步劃分為大氣降水、地表水、頂板含水層水、老空(窯)水和燒變巖水主要類型。簡要分析了不同水害類型的基本特點、形成條件和發展趨勢,提出了防治不同類型水害的技術路線,為煤礦安全生產提供了參考。

檸司煤礦 水害類型 防治路線

根據檸司目前已有的地質和水文地質資料顯示,今后礦井煤層回采將受到大氣降水、地表水、頂板含水層水、老空(窯)水和燒變巖水的威脅。

1 檸司煤礦水害的基本類型

1.1 大氣降水

礦井北翼為黃土丘陵溝壑地貌,地形破碎、沖溝發育,溝谷坡度較大,土層的入滲率小,大氣降水形成分散的地表徑流,對含水層補給小,一般無法直接進入礦井,對礦井的影響較小;但黃土區存在切割較深的溝谷,由于本礦煤層埋藏較淺,煤層賦存厚度較大,采用大采面一次采全高綜采,垮落法管理頂板,當工作面過溝開采時采動裂隙往往與地表溝通,在暴雨時期可造成大氣降水攜帶泥沙直接涌入礦井,形成危害。礦井南翼為風積沙地貌,地勢平坦,沙層透水性好,有利于降水的入滲補給。大氣降水通過第四系松散沙層含水層成為礦井水的間接補給來源。在土層缺失區可直接補給下覆基巖含水層,對工作面開采造成危害。

1.2 地表水

井田北翼存在季節性小河,南翼存在常年性流水溝谷。由于溝谷處煤層埋藏較淺,因此工作面過溝開采時導水裂隙帶往往發育至地表,溝谷中河水灌入工作面后對安全和生產影響較大。尤其是南翼常年性流水溝谷區,作為蓋層的土層厚度變薄甚至缺失,存在漏水天窗,使表層的松散沙層含水層直接與基巖含水層接觸,發生水力聯系,增大了涌水潰沙的風險,工作面過溝開采存在涌水潰沙的危險性。

1.3 頂板水

頂板水是本礦井的主要水害之一,煤層回采頂板跨落后,導水裂隙帶可將煤層頂板含水層水導入工作面。本礦煤層頂板含水層主要有基巖砂巖含水層及第四系松散沙層含水層。

據資料,第四系松散沙層含水層主要接受大氣降水補給,在井田以北含水微弱;井田中部及南翼的常年性流水溝谷附近,富水性中等;井田南翼分水嶺附近,富水性弱?；鶐r含水層主要為區域側向補給,含水層富水性一般較弱,水量較小。近年在井田南翼補勘新發現風化基巖裂隙承壓含水層富水性相對較強,存在局部中等富水區域,可成為工作面的重要充水水源。

1.4 老空水

老窯區積水和本礦井采空區積水是礦井的水害威脅之一。根據采掘規劃,北翼回采工作面逐漸遠離井田中部河道附近的小煤窯依次向地層傾斜方向推采,因此,北翼已回采工作面的采空區積水將成為后續工作面的涌水來源,上覆煤層的采空區積水也將成為下伏煤層開采的涌水來源,隨著工作面的不斷增加,采空區積水將不斷增加,涌水量也會增加。

北翼西南原地方煤礦采空區積水可能對附近工作面煤層回采造成影響。南翼北臨原地方煤礦采空區的工作面可能受到地方煤礦采空區積水威脅。

1.5 燒變巖水

在我礦南翼東北部分布的不規則的燒變巖區,是區內一個特殊的含水層,主要是由松散沙層水側向補給而成,近年來由于周邊工礦活動的影響已近于干涸;在南翼東南新發現有1-2上煤燒變巖區,富水性中等。

根據礦井采掘計劃,今后不涉及南翼東北部燒變巖區,近幾年內不會在南翼東南燒變巖區附近布置采掘面,因此短期內燒變巖水不會直接進入礦井形成危害;但燒變巖水可能通過同層砂巖含水層裂隙或燒變裂隙補給煤層頂板含水層,使煤層頂板含水層富水性增強,在回采過程中間接進入礦井,可能造成充水危害。

2 檸司煤礦水害防治的主要技術路線

2.1 大氣降水及地表水害防治

大氣降水所造成的影響,主要需進行地表裂隙填實和部分溝谷處理。地表水的防治類似,需要對影響回采工作面的地表水體預先進行治理：采取引水導流方式,待工作面安全通過后,對溝谷裂縫進行填實和隔水處理,防止地表水滲入井下。目前礦井已經對北翼一條溝谷及其部分支溝進行了溝底填實和隔水處理,效果良好。北翼還有多個工作面將橫穿季節性溝谷,因此還需進行大量的溝谷處理工程。南翼工作面在穿過常年性流水溝谷時,需增加防突水潰沙工程并進行相應的河道治理;必要時考慮留設放水煤柱。

2.2 頂板水害防治

松散沙層含水層水和基巖風化帶水的防治一般采用疏放方式。針對松散沙層含水層和其他富水含水層,通過采動裂隙的分析,查明礦井回采擾動的含水層情況,在工作面形成后通過施工頂板探查兼放水孔,回采前進行疏放。

對于南翼存在的基巖風化帶承壓含水層等富水異常區,應按照先易后難的順序布置采掘面,同時結合水資源利用和保護,采取以“疏降為主、注漿為輔” 的防治水技術路線,并根據需要進一步探查富水異常區水文地質條件。

2.3 火燒區水害防治

礦井近年的采掘部署不涉及南翼東北部的燒變巖區,不會受到影響;南翼東南新發現的1-2上煤燒變巖區含水量豐富,將會對其下覆煤層開采造成威脅,因此當采掘接近該區時,應布置專門的防治水探查和治理工程。

2.4 老窯與采空區水害防治

在鄰近地方煤礦采空區的工作面施工中應對老窯積水情況進行探查及疏放確保工作面回采安全。本礦井采空區積水直接采用疏放的方式進行防治,確保同層或下部煤層工作面回采安全。

3 檸司煤礦水害防治面臨的難題

對于以上水害,本礦今后防治水工程將包括地表裂隙填實、溝谷防治水工程、煤層頂板含水層水疏放,采空區積水疏放、水文地質條件的探查和異常突水治理等。其中地表裂隙填實工程量較大,需要耗費較多的人力物力和財力;另外一些溝谷區需要進行專項改造工程,需要專門的防治水資金。

目前礦井已經進行了幾次較大規模的涌水治理,對毗鄰地方煤礦及水文條件不明的多個工作面進行了老窯探查及頂板水探查疏放,今后還需要對本礦采空區積水經處理后排放。隨著工作面的推進,防治水探查和治理工程量會逐漸增加,工作量隨之增大。

從技術和經濟方面綜合考慮,檸司煤礦在今后工作中,防治水工程工作量較大,難度較高。

4 結語

通過對近年來檸司煤礦地質與水文地質工作及勘查資料的整理分析,將檸司煤礦水害類型初步劃分為大氣降水、地表水、頂板含水層水、老空(窯)水和燒變巖水主要類型。簡要分析了不同水害類型的基本特點、形成條件和發展趨勢,提出了防治不同類型水害的技術路線,分析了水害防治工作面臨的難題,為煤礦安全生產提供了參考。