小紀汗煤礦水文地質特征及礦井水害防治關鍵技術分析

楊鵬飛

摘 要：煤炭行業對于經濟的發展有著很大的推動力，對于煤炭的開發會帶來經濟快速的發展。在煤炭行業的發展中有一項問題不容忽視，那就是對于礦井的水害防治工作，近些年來關于煤炭礦井的事故頻繁的發生，人們對于煤炭的安全生產格外的重視。為了更好地促進煤炭的安全生產，對煤礦的水害防治工作進行研究很有必要。該文以小紀汗煤礦作為研究的對象，分析其自身的水文特征以及如何做好該煤礦的礦井水害防治工作。

關鍵詞：小紀汗煤礦 水文特征 礦井水害防治

小紀汗煤礦位于“榆橫礦區”東北部，區域地形相對平坦，西高東低的地勢情況，區域內水域不發達，僅有位于東部的榆溪河和東北部的白河。該區域的植被覆蓋率較低，夏季會經常性的出現暴雨，導致河水的流量變化大。小紀汗煤礦一共有9層采煤層，地質構造相對簡單，屬于水平煤層，礦井采用斜井開拓，盤區條帶式開采，設計生產能力10 Mt/a。小紀汗煤礦采用現代化的生產設備，礦井達產時裝備兩套高產高效綜采工作面，三套連續采煤機掘進工作面。

1 小紀汗煤礦水文地質特征概述

1.1 區域地貌地形概述

小紀汗煤礦位于陜北地區，侏羅紀煤田的西南方向，位于毛烏素沙漠和黃土高原的銜接地帶。東南部為黃土梁赤地形，西北部為黃土梁崗地形和沙漠灘地。該區域內共存在3種地貌：沙漠灘地、河谷階地區、黃土梁赤區。區域內的地下水的分布、形成收到了地形地貌的制約，此外還有地質構造、地層巖性、古地理環境、水文氣象等因素的綜合制約。區域內的河水補給主要來源于大氣降水和地下水，水量的變化受到季節的影響。

1.2 井田的水文地質概述

井田所在區域屬于風沙堆積地形，位于毛烏素沙漠的東部，西北高東南地的地勢走向，區域內的地形較為平緩，一般地形之間的高度差位于5～20 m。地形的最高點高度為1 257.4 m，位于井田的西部，最低點高度1 108.9 m，位于榆溪河道。風沙堆積地形對于大氣降水可以很好地進行儲運，也對地下水形成了很好的補給作用。此外，該區域還存在眾多的池塘、海子和碟形洼地等，由于地勢較低，有利于降水的匯集，擁有較為充足的水量，由于灘地之間排泄條件較差，所以區域內多為地勢低洼的地表水匯集地。

1.3 地表水情況概述

該區域地表水的變化大多受到大氣降水的影響，大氣降水對于該區域水量變化起著十分明顯的作用，在旱季降雨量較少，地表水的儲存量就較少，在雨季，降雨量較大，由于沙漠地址利于水分的匯集和儲存，會儲存大量的水量。該區域地下水屬于第四系松散層潛水和基巖風化帶裂隙潛水，第四系松散層潛水，在地下潛水的補給方式上，主要來源也是通過大氣降水獲得，此外，沙漠凝結水和灌溉回歸水以及渠水滲透水也對地下潛水形成了補給。基巖風化帶裂隙潛水在水量的補給上，裸露區直接通過大氣降水補給，其余地區通過上層覆蓋的松散層潛水下滲補給。該區域地下水的化學特性主要受到該區域的地理環境、地下水的補給和排泄因素的影響。對于埋藏較淺的第四系松散層潛水、基巖風化裂隙帶潛水以及洛河砂巖孔隙裂隙潛水，往往屬于物理性質良好的重碳酸鹽型水，這種水的水質較好且礦化度較低。而隨著深度的不斷增加，沉積的時代開始變老，地下水交替不暢通，運動速度偏慢，導致深層地下水的化學性質較重，呈現出硫酸鹽型水，隨著深入的加深，水的礦化度逐步提高。

2 礦井水害的防治工作

礦井的水害防治工作需要結合礦井的實際情況來制定，因此，對于小紀汗煤礦的礦井水害防治工作需要結合小紀汗煤礦的地質特征和水位特征來制定。針對頂板以及煤層的富水特征、裂隙情況以及水源的來源和補給情況、富水層礦井煤炭開采的實際工作情況，提出了在煤層的揭露期采用“地面鉆孔疏水、井下鉆孔排水、注漿封堵”三者相結合的方式。在巷道掘進時期采用“拉頂泄壓、集水水倉、集中排放”三者相結合的方式。在工作面的回采期，采用“提前排水和控制礦壓”的方式來進行礦井水害的防治。

2.1 煤層揭露期間的水害防治

在煤礦的施工工作中，影響施工作業安全的主要問題就是容易受到含水層的壓力影響產生安全事故，因此，在對小紀汗煤礦的主、副和風井的施工中，提前做好礦井的水害防治工作尤為關鍵：首先，在煤層揭露前提前進行水壓的釋放，從地面施工疏水鉆孔，鉆孔位置一般選在開挖的井筒周圍，在孔中安裝水泵和排水管路。其次，在煤層揭露后在井下施工超前疏放水鉆孔，實現對水壓的二次釋放，對于富水區域實際施工疏放水鉆孔數量要根據地面和井下的疏放水量來確定。最后，在完成打鉆孔放水后，降低了礦井的水壓，通過注漿的形式進行鉆孔的封堵，一般情況下注漿封堵是采取脲醛樹脂對鉆孔進行封堵。

2.2 巷道掘進期的水害防治

煤炭開采中，最為重要和關鍵的部分就是巷道的挖掘，同時也是水害防治工作重點關注的內容，巷道挖掘是水害的高發期，因此，為了更好地確保煤炭的安全開采，在巷道的挖掘期，應該從兩個方面來進行控制：一是對水壓和水流進行導控；二是對巷道涌水的處理和排放。在炮掘前提前進行拉頂泄壓，實現對承壓水的流向和水壓的控制。針對礦井挖掘期間巷道產生的涌水，可以通過水泵的方式進行抽取和排放，此外，還可以在巷道內設置多個臨時的水倉，通過水倉進行涌水的收集，通過水泵將涌水進行抽取，實現對涌水的有效控制。

2.3 工作面回采期的水害防治

在工作面的回采期間，造成煤礦水害的主要內容有頂板水、導水裂隙以及上覆巖層的礦壓等，因此，在工作面的回采期的水害防治工作應該從工作面的礦壓控制以及頂板水的疏水工作進行。頂板水疏水工作，在進行煤層開采前，通過對煤層頂板進行打孔，使用疏水管進行承壓水的排放，降低煤層開采時的壓力，避免出現承壓水過多導致礦井水害的發生。對于頂板的礦壓控制，可以對采空區的頂板進行壓力的控制，防止由于頂板的面積過大，而承受更多的壓力，對于采空區的頂板目前主要依靠全部垮落法，可以很好地降低頂板所承受的壓力，避免水害的產生。

3 結語

小紀汗煤礦屬于國家戰略開發的重要規劃，對小紀汗煤礦的開發對于區域經濟以及國家的經濟都有著重要的意義。同其他的煤炭開發工作一樣，在對小紀汗煤礦進行開發時，也需要注意對礦井的水害進行有效的防治。首先，需要對小紀汗煤礦的地質和水文特征進行了解，小紀汗煤礦屬于富水層的煤礦類型，煤礦的水害防治工作不容忽視。其次，對于煤礦的水害防治工作，我們從三個不同的階段進行控制：一是煤層揭露期間通過打鉆孔進行涌水的排放和導流。二是巷道掘進期通過拉頂泄壓和設立臨時水倉的方式進行水壓控制。三是工作面回采期通過打鉆孔和垮落法實現降低頂板的水壓。

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