中馬村礦水害綜合治理技術探索及實踐

江重陽 王亞輝

摘 要：礦井水害綜合治理技術是從多種水害治理方法入手，綜合治理水害，從多方面去防治在采掘過程中發生突水，為采掘工作面預防突水奠定基礎，可使工作面的防治水工作做到有的放矢，從而達到保證礦井安全生產的目的。

關鍵詞：礦井；水害綜合治理；疏水降壓；注漿封堵

一、概況

中馬村礦位于河南省焦作市東北8公里，井田地處焦作煤田中部。井田呈北東～南西方向展布，北東～南西長約10km，北西～南東寬約1.15～2.40km，面積為17.1219km2。

中馬村礦是“一五”期間前蘇聯援建我國的156項工程之一，由列寧格勒煤礦設計院設計，于1955年9月開始建井，建井期間曾兩次巷道突水淹井，1970年7月投產，核定生產能力115萬t/a。全礦設計采用立井開拓，開鑿主立井、副立井、進風立井和回風立井五個井筒。主采煤層為二疊系山西組二1煤層。

二、井田內構造

中馬村礦井田基本構造形態為走向40～100°，傾向130～190°，傾角8～14°左右的緩傾斜單斜構造。井田內以斷裂構造為主，均為高角度正斷層，且以近東西和北東向斷層為主，局部發育北西向正斷層，井田內發現落差大于100m的斷層5條，落差50～100m的斷層6條，落差10～50m的斷層16條，落差小于10m的斷層92條。本區域為一緩傾斜的單斜構造，煤層產狀僅在局部有波狀起伏。井田內煤系地層無巖漿巖。井田內西部斷層較多，東部斷層較少，構造復雜程度屬中等。

三、礦井水文地質條件

中馬村礦水文地質類型為極復雜型。按照地層的巖性、厚度、含水空間特征及埋藏條件等，礦區內可劃分三種類型的含水巖組，即新近系、第四系砂、卵礫石孔隙含水巖組，二疊系砂巖裂隙含水巖組，奧陶系及石炭系灰巖（O2、L2、L8）巖溶裂隙含水巖組，其中L8、L2、O2灰巖含水層富水性強，是礦井水的主要充水水源。據中馬村礦歷年突水資料統計：中馬村礦自建井以來共發生突水101次（底板含水層突水69次），其中L8灰巖巖溶裂隙水突水64次，占總突水次數的63.4%（占底板突水次數的92.8%），造成淹井3次，淹采區1次，L8灰巖巖溶裂隙水是中馬村礦最直接的突水水源，突水威脅最大。

受斷層等構造影響，礦井東部水文地質單元被劃為25采區以西、25采區以東兩大水文地質單元。這兩個水文地質單元L8灰巖的賦水性不盡相同，其中25采區以西L8灰巖存在垂向補給，裂隙連通良好，礦井從建井至今，幾次較大的突水事故包括淹井3次，淹采區1次均發生在25采區以西采掘區域，L8灰巖水疏放效果不理想，水位降深有限，達不到預想效果；25采區以東采掘區域L8灰巖含水層富水性和補給性均較差，易于疏降。中馬村礦目前的生產地區均位于25采區以東，主要集中27、211和39采區。

四、水害綜合治理技術

（一）實施背景

煤層底板含水層是礦井涌水的主要來源之一，特別是焦作礦區底板突水頻繁且突水量大。煤層直接含水層如果與深部強含水層存在導水通道，對煤層底板直接含水層形成補給后，涌水量極大、破壞性極強，會造成采掘頭面停采、停掘，甚至造成淹井的后果，因此，礦井水害治理尤為重要。

目前的水害治理方法較單一，不能很好的對直接充水含水層進行加固，不能從多方面去防治在采掘過程中發生突水，嚴重威脅礦井的安全生產。

（二）水害綜合治理關鍵技術

礦井水害綜合治理技術研究，就是對各種水害治理技術的綜合應用。主要是根據已知的礦井水文地質資料，分析不同地點的存在不同的水害類型，對分析結果繼續統籌安排，對各個存在水害地點有針對性的采取多種水害治理方法，進行分區、分地點的水害治理。

（三）水害綜合治理技術應用

礦井水害綜合治理技術研究，就是在已知的水文地質資料基礎上，有針對性的對礦井水害采取一種或多種水害綜合治理技術，該技術是由斷層加固、底板注漿加固、疏水降壓、出水點封堵、失控水文孔處理等技術組成，我們可以針對不用的水害類型采取不同的水害防治措施，具體如下：

1）斷層加固是針對采掘巷道遇斷層前采取的水害治理方法，以防止采掘工作面揭露斷層而引發的突水事故；

2）疏水降壓是針對在采掘區域內富水性弱、補給性差時采取的水害治理方法，使采掘工作面不進行底板注漿改造的情況下實現帶壓開采或不受含水層突水威脅；

3）底板加固是針對在采掘區域內地質條件復雜，裂隙發育，導致富水性強、補給性好時采取的水害治理方法，將極復雜的水文地質條件改造為相對簡單的水文地質條件；

4）出水點封堵是針對以往采掘過程中發生過出水的地點，在出水點附近進行采掘活動前，有目的性的進行封堵的水害治理方法，以減小礦井排水費用；

5）失控水文孔處理技術是針對礦井各個地區水文地質孔由于套管斷裂或鉆孔打中水體而出水時采取的水害治理方法，以減少礦井排水費用，改善生產作業環境，提高礦井抗災能力。

（四）水害綜合治理技術亮點

該技術改變了單一的水害治理模式，增加了多種水害治理技術，完善了水害治理技術上的不足之處，確保了水害治理效果，保證了礦井的安全生產。例如針對富水性弱，補給性差且有斷層存在的地區，可以采用斷層加固及疏水降壓等水害綜合治理技術來確保該地區的安全采掘，確保礦井在采掘過程中不發生突水事故。利用該技術可解放受水威脅煤層，使煤炭資源得到充分利用。

五、效果評價

改變了單一的水害治理模式，增加了多種水害治理方法，完善了水害治理技術上的不足之處，確保了水害治理效果。

1）安全效益：確保了礦井“V”字型底板抽采巷的掘進安全；確保了采煤工作面的安全回采。

2）經濟效益：自采用該綜合技術方法，中馬村礦L8灰巖水位已經疏降至安全水頭值以下，原計劃需進行底板注漿改造的工作面已不再需要注漿工程，節省了6個工作面的底板注漿改造工程費用約3000萬元；同時解放了二1煤層儲量1208萬噸，創造產值約5.4億元，扭轉了礦井無法正常接替，經濟效益滑坡、長期虧損的被動局面，為全礦的經濟發展重新注入了生機和活力。

3）社會效益：為其它類似水文地質條件下的煤田防治水工作提供了很好借鑒經驗，具有良好的社會效益。