豐城山西煤礦水害因素分析及建議

劉地福，李賢飛，李金燕

（江西省煤田地質勘察研究院，江西 南昌 330001）

1 礦井概況

山西煤礦是江西煤業集團有限責任公司的主力礦井之一，位于豐城市洛市鎮境內，位于洛市礦區的北部；開采三疊系上統安源組煤層，為多煤層開采，主要開采23 號煤層。 礦井設計生產能力0.33 Mt/a，礦井為斜井階段石門開拓方式，采煤方法采用走向長臂后退式，設計生產水平為-150 水平及-300 水平，目前采礦活動集中在-300 m 水平。

2 礦區自然地理及周邊小井分布

2.1 礦區自然地理

山西煤礦地處萍樂凹陷中部南緣，屬低矮丘陵區；地勢北東高，南西低，最高點為礦區南東的仙林觀山峰，海拔標高+81.8 m，最低點為礦區西南城上一帶，海拔標高約+38 m，相對高差43 m 左右。

區內植被較發育，水土保持良好，屬亞熱帶濕潤季風氣候，年降水量1 200～1 500 mm，多集中在3～7月，年蒸發量1 400 mm 左右，雨量充沛。

礦區內水系不發育，主要為小沖溝，在礦區西部邊緣發育一條洛市河，由南向北流出礦區，常年流水，流量0.16～120.13 m3/s，另在礦區東部邊緣南有龍溪河，常年流水，由南向北流出礦區。 大氣降水主要以地表片流形式匯入溝谷，排泄到西部洛市和東部龍溪河中。

2.2 周邊小井分布

山西煤礦開采歷史久遠， 周邊小井及老窯密布，西面有洛市三礦、欣欣煤礦，南面為騰達煤礦、豐順煤礦，東面分布有座山煤礦、洲上三礦，北東面還有劍光煤礦和榮勝煤礦。 其西南尚有江西煤業有限公司的主力礦井之一的生產井—流含煤礦（但與山西礦不連通），這幾年，因去產能政策，小井均已關停（山西煤礦與周邊煤礦關系，見圖1）。

圖1 山西煤礦周邊小井分布

3 礦區水文地質條件

3.1 含、隔水層

（1）第四系孔隙含水層

主要為洪積、坡積層，分布于溝谷、山間盆地、緩坡和山麓地帶，厚度7 m 左右。上部為1～3 m 厚的粉質粘士，中下部為粘土質砂礫層，含水性較強。 據水源勘探4 次群孔抽水試驗：q=0.086-2.528 l/s.m，K=3.09-25.73 m/d，R=130 m， 水質為HCO3-CI-Ca-Mg 型，PH 值5.7～6.05，水溫16℃～17℃，礦化度69～70.5 mg/l。 第四系孔隙水由大氣降水補給，水量隨季節變化。

（2）安源組砂巖、礫巖含水層

該含水層主要分布于安源組砂巖、礫巖中，分布于煤系地層上部，距離煤層約200 m，厚度近100 m，裂隙發育，具承壓性。 據勘查階段的抽水試驗，q=0.016 l/s.m-0.032 l/s.m，k=0.070 2-0.094 3 m/d，屬弱含水層。

（3）安源組粉砂巖和泥巖隔水層

全層厚約600 m，巖性致密，裂隙不發育，除淺部露頭含風化含裂隙水外（分布于三家沖地層與紫家沖地層中）。 其基巖鉆孔簡易水文觀測均無異常現象，沖洗液消耗量小，局部砂、礫巖夾層含水性弱，井下觀測只見少量滴水、小淋水點，補給和排泄條件極差，視為隔水巖組。

3.2 礦坑涌水量

山西煤礦涌水量主要由中央采區、西五采區及東翼采區構成 （主要包括山西三小井、 原東五采區），礦井兩個水平（-150、-300）水量均通過排水管路，由山西礦副井排出地表；東翼采區積水由山西三小井主立井排出地表。 礦井涌水量經多年實測，見表1。

表1 礦井實測涌水量

4 礦井水害因素

4.1 地表水

礦區內水系不發育，主要為小沖溝，山西煤礦礦井范圍無河流、水庫等地表水體分布，僅礦區北西側外圍的洛市河， 對山西礦的開采無直接影響；東部外圍發育的龍溪河距離山西煤礦亦2 km 遠，對山西礦開采無直接影響。

4.2 斷層水

礦區斷裂構造較發育，山西煤礦東翼采區與北部劍光、榮勝煤礦以F04正斷層為邊界，可能成為東翼采區與這兩個礦山的水力聯系通道；F05逆斷層造成煤層重復，同時拉近了上部24 號煤與23 號煤層的間距， 上部采空區積水被該斷層串通可能性很大，對23 號煤層開采有一定影響；F18正斷層在采區東部，是山西煤礦和洲上三礦的邊界，同時也可能成為這兩個礦山的水力聯系通道， 在F18正斷層上盤開采山西礦東翼采區煤層時，洲上三礦采空區積水也可能通過斷層進入山西礦東翼采區。

4.3 自身采空區積水

（1）中央采區、西五采區

山西礦經過多年開采， 自身采空區范圍分布較廣。其中24 號煤層采空區分布面積731 555 m2，開采標高為-80～-285 m；23 號煤層采空區分布面積546 746 m2，開采標高為-150～-320 m；21 號煤層采空區分布面積27 174 m2，開采標高為-50～-140 m。上部24 號煤層已全部采完， 中央采區23 號煤層-300 m 標高也基本采完。 據礦山資料，礦井涌水量主要為大氣降水及小井水通過中央采區、西五采區滲入礦坑，采空區自身積水較小。

（2）東翼采區

東翼采區23 號煤層距上覆的24 號煤層約35 m，24 號煤層已采完， 開采標高-99.35～-247.8 m 左右， 采區內山西三小井原采用巷柱式采煤方法，21號煤開采標高-172.1～-297 m，23 號煤采標高-200～-279 m，13 號煤開采標高下至-283 m。山西三小井2001年關閉，存有大量的采空區積水，采空區面積17.36 萬m3，積水量約19.35 萬m3，對東翼采區開采影響較大。

4.4 周邊關閉小井積水

（1）騰達煤礦

開采限標高為-218～-279 m。 據了解，該礦在掘23 號煤層工作面切眼時， 標高-270.4～-280.4 m出現頂板淋水。因淋水不斷增大，在-297 m 巷道及21 號煤巷道施工了擋水墻。 擋水墻內積水約5 萬m3，山西礦于2017年5月份通過放水巷將積水放至-330 水倉。目前證實已放干，并與山西三小井23 號煤留有50 m 左右隔離煤柱。

（2）座山煤礦

開采標高-318～-140 m。 座山煤礦與洲三礦在-225 m 標高通過上山巷道貫通， 山西礦東翼采區與座山礦、洲三礦水力聯系密切。

（3）榮勝、劍光煤礦

榮勝煤礦開采標高為-90～-180 m。 該礦通過-130～-170 下山與山西礦東采區五2331 工作面連通，積水全部進入東五采區。

劍光煤礦開采標高-85～-175 m， 井下水位標高估計在-130 m，與榮勝煤礦（-140 m 及-120 m）23 號、13 號煤層聯通，與洲三煤礦23 號（-175 m）、24 號、33 號煤層都有聯通，無排水點。 劍光礦通過-144 上山巷連通山西礦東五采區-150 上山石門，然后與山西三小井在-170 m 標高與23 號煤層聯通，深部采空區積水全部通過聯通巷道進入山西礦東五大巷。

（4）洲上三礦

開采標高為-260 m。在-175 水平23 號煤與原豐城市河東煤礦采空區貫通。 洲上三礦與劍光、座山、 河東煤礦存在水力聯系。 河東煤礦淹井關閉，-110 水平喪失排水能力后，礦井水經-120 水平貫通點進入， 再從-100 水平沿下山巷進入豐紀果園13 號煤層-197 m 標高， 連通喻家礦-201 大巷，進入座山煤礦27 號煤層， 座山煤礦有一條煤層上山在-225 m 標高通往洲上三礦。

據礦山證實，洲上三礦23 號煤巷下山-190 水平平巷、-210 水平平巷聯通，與山西礦東五2357 工作面貫通，水位滿至-150 水平，進入-150 m 東大巷，對山西礦開采影響較大。

（5）豐城市河東煤礦

位于洲上三礦以東。 開采水平在-90 m 以上，與洲上二礦、洲發煤礦連通，洲上二礦開采淺部，地表裂隙多，滲水面積大，總體水量大。 河東煤礦關停后，地表水和井下積水直接進入座山、劍光、榮勝礦，再進入山西煤礦。 從區域上講，河東礦關閉后的積水構成山西礦東翼采區的補給源，河東礦積水通過洲上三礦進入山西礦東翼采區，對山西礦的開采形成間接影響。

5 結語及建議

影響山西煤礦開采的主要水患為東翼山西三小井積水及周邊關閉小井采空區積水，東翼采區與小井水力聯系密切，開采水害隱患較大，防治水主要措施建議如下：

1）要進一步核實周邊老窯、小井采空區分布和積水情況，以及礦井水流方向，并標示于采掘工程平面圖上，對確定的積水區應標明積水線，并估算積水量

2）東翼采區開采前，必須進行探放水， 探放水前必須編制排放水設計和專項技術措施，并對探放水效果進行驗證，務必將東翼采區和周邊小井來水疏干后，方能接近和進入煤層，實施疏干開采。