礦井地表水防治

史海江

（1.太原理工大學礦業工程學院2.山西焦煤集團有限責任公司官地煤礦地測科山西太原030053）

礦井地表水防治

史海江

（1.太原理工大學礦業工程學院2.山西焦煤集團有限責任公司官地煤礦地測科山西太原030053）

隨著礦井采掘深度的延伸及礦區周邊小煤窯越層越界私挖亂采，各類保安煤柱頻遭到破壞，地表山體、河道出現塌陷裂縫，導致地表水從塌陷坑、小煤窯井口灌入礦井造成水害事故。為消除隱患，近幾年官地礦采取疏堵結合的措施對地表水害進行治理。

地表水；地表塌陷裂縫；河道治理；小窯破壞；疏堵結合

1 礦井概況

1.1 井田位置

官地煤礦隸屬于山西焦煤西山煤電集團有限責任公司，井田位于西山煤田東部邊緣，太原市西南17km處，地跨太原市萬柏林區、晉源區、清徐縣及古交市。礦井于1960年正式建礦，井田面積104.5平方公里。井田北部為杜兒坪煤礦，東北部為白家莊煤礦，西南部為麥地掌煤礦、碾底煤礦、大成煤礦、鼎盛煤礦。

1.2 礦井開拓布置

礦井設計生產能力500萬噸/年，2016年核定礦井生產規模為390萬噸/年。主采煤層為2#、3#、6#、8#、9#煤。截至2016年末，礦井保有資源儲量128775.4萬噸，可采儲量82830萬噸，服務年限約151.7年。

礦井開拓方式為平峒-斜井聯合開拓、通風系統采用抽出式通風方法，分區混合通風。現有中四、中六、南五、南六、北四5個作業采區。

1.3 礦井水文地質情況

水文地質類型劃分為中等[1]，礦井水患主要是采空區積水及地表水。上組煤層（2#、3#）頂板山西組砂巖裂隙含水層富水性弱，中組煤（6#）和下組煤（8#、9#）層頂板太原組灰巖巖溶裂隙含水層一般富水性不強，但是在向斜核部往往裂隙發育富水性強，當采掘工程揭露時瞬時水量大，其水害威脅主要是太原組灰巖含水層在向斜核部等特殊構造部位的富水區。故官地礦礦井充水水源主要為大氣降水、地表水、采空區積水、小窯水和含水層水。充水通道主要為采空地表裂縫、塌陷及大礦小窯采掘通道。官地井田夏季多雨，每年7、8、9三個月的降雨量占全年的60%，根據山西省氣象局近50年的資料，年平均降水量385.9mm，最大為630.0mm，最小為104.3mm，大氣降水是地下水的主要補給來源，也是礦井水的主要補給來源。

1.4 地面排洪系統

官地井田屬黃河流域汾河水系，地形復雜，坡陡溝深，溝谷以廟前山為中心呈放射狀向東、南、西分布，主要溝谷有神底溝、九院溝、官地溝、風峪溝、柳子溝、白石溝等，均為季節性河流，溝谷內平時僅有少量泉水匯成溪流，春、冬季干涸，夏、秋季大雨過后短時間內水量較大，順溝谷流出井田，匯入汾河轉匯黃河水系。

工業廣場主要溝谷為九院溝。其工業場地及井口高于最高洪水位，因此，井口及場地均不受洪水威脅。本場內雨水采用排水明溝和自然排水相結合的排水方式。沿場地邊坡底，場內道路側均設置有排水明溝，將山坡雨水及場地內匯水有序的引出場外注入北部的低洼區，零星地段采用自然坡度排水，排洪系統完善。

2 地表水防治措施

2.1 “8·4”灌井事故

1996年8月4日，太原地區突降大暴雨，加之連續近半月陰雨連綿，造成西山地區前山礦區山洪暴發，洪水灌入官地礦周邊小窯后，通過與官地礦連通的巷道涌入大礦井下，致使官地礦井被淹，造成井下33人、地面1人不幸遇難，淹沒淤堵井下巷道37850米，沖毀設備1628臺，九院車場、卸載坑全部被淹，沖走成品煤約5萬噸，礦井全面停產1個月后分區域恢復生產。據統計，直接經濟損失1.2億元，間接經濟損失1.4億元。

事故原因：

1）礦區周邊小煤窯越層越界私挖亂采嚴重，在河溝兩側堆滿了大量矸石和原煤，造成泄洪水道狹窄，泄洪不暢，致使山洪水位抬高，洪水從小煤窯井口灌入大礦礦井，是造成洪災的直接原因。

2）地質部門未對井田范圍內的小煤窯開采情況進行充分調查，未及時發現小煤窯與大礦井下巷道貫通，致使洪水灌入小煤窯后進入大礦巷道，是造成洪災的主要原因。

3）職工安全意識不強，缺乏水災避災常識，也是造成洪災事故的一個原因。

2.2 地表水害防治

地表水灌井事故主要為礦區周邊小煤窯越層越界私挖亂采，各類保安煤柱頻遭到破壞，甚至與大礦打通導致地表水從塌陷坑、小煤窯井口灌入礦井造成水害事故。為消除隱患，近幾年官地礦采取疏堵結合的措施對地表水害進行治理。

預測：加強與氣象部門聯系，提前預測；掌握礦井采掘活動。

巡查：定期巡查井田地面裂縫、塌陷區、河床滲漏區、小煤礦井口；雨季加強加密巡查工作

匯總：建立礦區塌陷區臺帳，繪制礦區塌陷區、溝谷及地表水體、小煤礦分布圖

治理：對發現的地表裂縫、塌陷區進行填充處理，對河床滲漏區鋪設人工河床，對小煤礦井口按標準進行封堵。

2.2.1 地表裂縫及時填充

每年3/4月份集中對全礦地表進行調查，日常根據礦采掘情況不間斷巡查；發現的地表裂縫、塌陷區采用人工、機械相結合的方法進行填充處理。

2011～2016年地表裂縫調查發現1105條，共計填充土方量約19160 m3。

2.2.2 河床破損重造河道

每年雨季前由礦防洪辦牽頭對礦區所有河道溝谷進行巡查，日常根據礦采掘情況不間斷巡查；

雨季期間加強巡查，遇連續降雨、強降雨、暴雨時及時上山觀測河道淤堵、水量情況，由上、下游水量以判斷滲水情況。對河道滲漏區采用鋼筋混凝土、片石鋪底，料石做擋墻重造河道；對受兩側山體滑坡造成河道淤堵的情況采用廢舊瓦斯管道以疏通河道。

官地河道治理工程，屬于安全生產資金，計劃資金150萬元/千米。

工程設計：平整河道，并夯實后采用300厚MU30片石，灌M5水泥砂漿鋪底，采用C25砼250厚內配φ12@200鋼筋網片，隨打隨壓抹實趕光，河道兩側墻體采用MU30片石，M7.5水泥砂漿砌筑，外露表面采用1:2水泥砂漿勾縫，擋墻每20m留設沉降縫，采用瀝青灌封，擋墻頂部采用C20細石砼壓頂50厚。工程量：長×寬×高＝1000m×4m×2m

2.2.3 小煤礦井口嚴防死堵

成立專門的小煤礦管理辦公室，每天上山巡查小窯采掘活動；

組織大量人力物力對小窯井口和比較隱蔽的裂縫帶等進行封堵，目前調查發現小窯60座，封堵小窯井口98個，切斷大氣降水和地表水進入井下的通道。

小窯封堵設計：小窯內采用MU30片石深入山體兩側各0.5m以封閉嚴實，M5水泥砂漿砌墻1.5m厚，寬、高根據小窯實際巷道設計；采用泵送C20商品砼封閉運煤通道直至與頂接觸密實。砼填充尺寸長20～50m；井口用鋼模支護，1:2水泥砂漿抹面20mm厚。

2010～2016年在礦井溝谷內發現小窯井口98個并進行封堵。

2.3 地表水防治取得的效果及存在的問題

效果：礦井涌水量明顯減小，特別是北大巷，由121.6m3/h，減小到49.7m3/h。

問題：河道治理以鋼筋混凝土、片石鋪底，料石做擋墻為主，容易破損；地表作業時村民阻擾嚴重；

2.4 今后防治計劃

1）持續加強地表巡查，發現問題及時處理。2017年對黃冶溝1000m河道治理工程列入礦井及集團公司年度重點工程；對調查發現的兩個小窯井口進行封堵；

2）利用新技術、新材料進行地表水防治。例如采用三合土進行河道鋪底、裂縫填充等[3]；采用無人機進行地表巡查等。

[1]高陽.礦井水文地質類型劃分報告[M].太原：山西省煤炭地質水文勘查研究院，2016:74.

[2]楊煥寧.煤礦安全規程[M].北京：煤炭工業出版社，2016：12-32.

[3]黃文祥.礦區充水因素及三合土在地表防治水工程中的應用[J].廣東：廣東科技，2011:217-218

史海江（1986-），男，山西平遙人，2015級太原理工大學在讀碩士研究生，地質工程師，主要從事礦井地測防治水工作。