新維礦井水文地質(zhì)條件分析與礦井水患防治措施

魏 赟 孟楠楠 夏忠君

（四川省煤田地質(zhì)局一四一隊(duì)，四川 德陽(yáng) 618000）

0 前言

新維礦井位于筠連礦區(qū)沐愛勘探區(qū)東北部，礦區(qū)屬云貴高原北邊緣部向四川盆地過渡區(qū)，地形復(fù)雜，總體地勢(shì)南高北低，以中、低山地形為主。礦區(qū)為一個(gè)采礦權(quán)，兩口生產(chǎn)井。兩口井分別為新場(chǎng)井及維新井，礦區(qū)準(zhǔn)采煤層為二疊系上統(tǒng)宣威組中的2、3、7、8號(hào)煤層。新場(chǎng)井開采初期采用平硐自流排水方式排水，后期將采用機(jī)械抽排水，維新井采用機(jī)械抽排水。

1 礦井水文地質(zhì)條件

1.1 含水層

（1）飛仙關(guān)組二段（T1f2）裂隙含水層

以暗紫色中厚～厚層狀粗粉砂巖及細(xì)粒砂巖為主，夾薄層狀細(xì)粉砂巖及薄層生物碎屑灰?guī)r，厚210.47 m，受水條件差，地下水以降水為主要補(bǔ)給，出露泉井流量為0.1 l/s·m～2.466 l/s。抽水試驗(yàn)單位流量0.0106 l/s·m～0.119 l/s·m。在新街向斜核部簡(jiǎn)易放水試驗(yàn)涌水量為0.13 l/s～11.64 l/s，該含水層是富水性中等的裂隙含水層，是礦井充水的直接充水含水層。

（2）飛仙關(guān)組一段（T1f1）裂隙含水層

厚84m，出露標(biāo)高390 m～710 m。受水條件極差，地下水以降水和飛仙關(guān)組二段層間水滲透補(bǔ)給。出露泉井流量0.1526 l/s～0.3941 l/s。鉆孔揭露該層觀測(cè)混合水位，測(cè)得單層水位標(biāo)高分別為644.14 m、395.35 m。抽水試驗(yàn)單位流量小于0.00019 l/s·m，說明本層水壓高、涌水量小、含水性弱，可視為相對(duì)隔水層。局部地段因風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙發(fā)育，富水性增強(qiáng)。

（3）二疊系上統(tǒng)宣威組（P3x）裂隙含水層

出露標(biāo)高395 m～650 m，厚141.25 m。出露泉井流量0.015 l/s～2.52 l/s。泉水流量隨降雨變化，旱季枯竭。抽水試驗(yàn)單位流量最大0.059 l/s·m。地下水運(yùn)動(dòng)條件差（水位高差達(dá)546.68 m）。除212-2號(hào)孔位于新街向斜軸地下匯水段并因F1斷層隔阻，含水性增強(qiáng)外，一般含水性弱。

（4）二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組（P3β）裂隙含水層

只在葉家壩B301和伍家灣背斜有出露，出露平均厚79.39 m。該層出露面積小，受水條件差。據(jù)鉆孔揭露，該層頂部和底部裂隙發(fā)育，有涌、漏水現(xiàn)象。抽水試驗(yàn)單位流量小于0.00036 l/s·m。該層除斷層帶和風(fēng)化裂隙帶充水強(qiáng)，在一般情況下含水性弱，是良好的隔水巖層。

（5）二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）巖溶含水層

全厚357 m，主要分布在維新井內(nèi)，新場(chǎng)井內(nèi)為隱伏地層，埋深95 m以下，勘探揭露厚度5.93 m～267.50 m。4個(gè)孔漏水，水位標(biāo)高429.64 m～432.99 m。鉆進(jìn)過程中巖芯破碎，采取率低，有溶蝕現(xiàn)象。揚(yáng)水試驗(yàn)單位流量 0.367 l/s·m～1.435 l/s·m，含水性極強(qiáng)。

2 礦井水患分析

2.1充水水源分析

（1）大氣降水

區(qū)內(nèi)降雨頗豐，年均降雨1 000 mm～1 200 mm。大氣降雨大部分順地表徑流排泄于溪溝、河流，極少部分順著風(fēng)化裂隙、采空塌陷裂隙、構(gòu)造裂隙等入滲地下，補(bǔ)給地下水。

（2）地表水

南廣河、鎮(zhèn)舟河、小河、熱水河及冷水河等常年性河流受地形控制，接觸帶多在新維礦井周邊的小型礦井礦權(quán)范圍內(nèi)。地表水沿風(fēng)化裂隙、采空塌陷裂隙、構(gòu)造裂隙等入滲補(bǔ)給地下水，特別是沿采空塌陷裂隙有大量潰入礦坑的危險(xiǎn)。

（3）含水層裂隙水

礦床充水含水層為飛仙關(guān)組一、二段、煤系地層、峨眉山玄武巖組地層等，礦床充水含水層富水性弱-富水性中等，巖層完整性較好，受構(gòu)造破壞較小，地下水的徑流條件差。地表水體將該區(qū)地形切割成多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的河間地塊。侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高（+374 m）以上含水層埋藏淺，受溪溝河流切割，大面積出露地表，地下水排泄條件良好，地下水以潛水為主。侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高（+374 m）以下至-200 m標(biāo)高范圍，含水層深埋地下，地下水運(yùn)移緩慢，存在一定的承壓性。

（4）老空水

老采空區(qū)為區(qū)內(nèi)地下水蓄積的重要場(chǎng)所。特別是存在斜井（暗斜井）開拓的停產(chǎn)或關(guān)閉的生產(chǎn)井，其深部將形成大面積的積水。周邊一些廢棄礦井原為斜井開拓，機(jī)械抽排水，廢棄之后井下采空區(qū)已經(jīng)形成了數(shù)十上百萬方的積水，老空積水區(qū)域與新維礦井法定開采范圍存在重疊，且位于維新井開采的高位區(qū)，對(duì)新維礦井維新井開采將構(gòu)成極大威脅。

2.2 充水通道分析

參照《煤礦床水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)勘查評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（MT/T1091—2008）》，通過公式計(jì)算礦山完成全面開采時(shí)，最大導(dǎo)水裂隙帶高度可達(dá)86.53 m。將導(dǎo)致煤層上覆飛仙關(guān)組一段（T1f1）含水層水及宣威組上段（P3x2）含水層水直接通過導(dǎo)水裂隙帶進(jìn)入礦坑。根據(jù)周邊小型生產(chǎn)井的調(diào)查分析，礦井明顯的出水，均來自于頂板裂隙，以滴、淋水現(xiàn)象為主，少量裂隙發(fā)育密度高、裂隙寬度大的區(qū)域存在小股狀出水現(xiàn)象。采掘面接近地表水體、采空積水區(qū)有大量水涌入，甚至發(fā)生水害事故的危險(xiǎn)。周邊小型生產(chǎn)井礦井涌水量較小，在6 m3～160 m3（單礦），涌水量受大氣降雨控制明顯，豐、枯季節(jié)比為3～10倍。采動(dòng)裂隙是匯集、徑流、排泄地下水的重要通道。

3 井下防治水措施

（1）由于小煤礦技術(shù)人員流失或更換頻率高等因素，周邊小煤礦生產(chǎn)資料的部分缺失，許多礦井特別是關(guān)閉礦井的采空區(qū)邊界、最低采掘巷道位置的圈定等，都存在一定的誤差。建議礦方在今后的工作中，應(yīng)長(zhǎng)期廣泛地收集相鄰礦井的生產(chǎn)資料，并與周邊保留生產(chǎn)礦井建立起“聯(lián)測(cè)聯(lián)防”的防治水工作機(jī)制，互通水情，互相監(jiān)督，杜絕越界開采和破壞礦權(quán)間保留煤（巖）柱完整性的行為。

（2）建議根據(jù)各相鄰生產(chǎn)礦井和關(guān)閉礦井的實(shí)際情況，已明確采空區(qū)邊界的煤礦，以采空區(qū)邊界為基線，向外留設(shè)大于20 m的煤（巖）柱作為隔水煤（巖）柱，禁止采掘、破壞煤（巖）柱。在煤（巖）柱之外60 m范圍作為探防水警戒區(qū)，接近該區(qū)時(shí)，必須執(zhí)行“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原則；采空區(qū)邊界尚未明確的，建議當(dāng)前采取加大煤（巖）柱尺寸對(duì)其進(jìn)行預(yù)防，根據(jù)當(dāng)前已知材料，大致圈定采空積水區(qū)范圍，沿采空積水邊界，向外布設(shè)200 m寬度的區(qū)域作為禁采區(qū)，為盡早排除水患威脅，有必要對(duì)積水區(qū)進(jìn)行深部勘測(cè)工作（如物探），探明采空積水區(qū)邊界，為下一步防治水工作提供有力的技術(shù)依據(jù)。

（3）筠連地區(qū)存在暴雨、雷雨天氣，應(yīng)加強(qiáng)避雷措施，注意及時(shí)疏通導(dǎo)流溝、排水溝。特別是近年來大氣環(huán)境復(fù)雜多變，極端天氣頻發(fā)，更應(yīng)加強(qiáng)雨期“三防”工作，并做好相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來四川地區(qū)煤礦行業(yè)整頓，越來越多的小煤礦被關(guān)閉，但是小煤礦老空積水對(duì)周邊生產(chǎn)大礦的影響并未停止。另外，隨著開采技術(shù)水平的提高和裝備水平的提升，煤礦開采逐漸向深部拓展，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生一大堆技術(shù)新問題，防水就是其中的主要難題之一。因此除了要嚴(yán)格按照《煤礦防治水規(guī)定》、《防治水細(xì)則》、煤礦初步設(shè)計(jì)的要求開展煤礦防治水的工作，還應(yīng)由“被動(dòng)應(yīng)對(duì)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)預(yù)防”，深入開展煤礦的突（透）水機(jī)理與礦井水“防、治、用、環(huán)”技術(shù)綜合研究，并在礦山防治的動(dòng)態(tài)中予以優(yōu)化和完善，真正地建立適合大型礦山的高標(biāo)準(zhǔn)煤礦水害防治措施，把煤礦水害發(fā)生率降到最低。