某礦水害防治管控措施研究

（中國石化長城能源化工（寧夏）有限公司宋新莊煤礦，寧夏 銀川 750000）

1 自然地理

（1）地形地貌。井田地形地貌以緩坡丘陵、洼地地貌為主，局部形成較為平坦草原地、林地；區內無基巖出露，基巖被第四系黃土或沙丘所覆蓋；地勢東高西低，南高北低的趨勢；地形相對較為平坦，地面起伏不大。

（2）氣候特征。井田地處西北內陸，為典型的半干旱半沙漠大陸性氣候。根據靈武市氣象站氣象資料，井田所在地降水多集中在7、8、9三個月，年最小降水量為116.9mm，年最大降水量為322.4mm。

2 礦井水文地質條件

（1）地表水體。井田區域屬黃河水系，因地勢平坦、干旱少雨，無常年地表河流。井田中西部堿池子南端、南部陳家梁堿灘北段等地勢低洼區有季節性水流，其流量受季節性影響變化較大。礦鹽環定揚黃干渠，自西而東穿越井田，平時無水，在農耕時期供水。另外井田范圍內還建設有礦井儲水池、濃鹽水蒸發池和中水池，水池子總容量為64.97萬立方米。除此之外，礦井還有零星分布的居民取水水井，水井深度一般不超過10m。

（2）含水層及隔水層。井田礦系地層為侏羅系中統延安組地層，其上分別是侏羅系直羅組和古近系、第四系地層。按照巖性組合特征及地下水水力性質、埋藏條件等，井田地層劃分為6個主要含水層和相對應的隔水層。①含水層。第四系地層松散、孔隙發育，劃分為第四系空隙潛水含水層，含水層上段以風積沙及沙土層為主，導水性較強，一般不含水，含水層下段主要為孔隙潛水層，巖性以亞沙土、亞粘土為主。其它含水層巖性主要為中粗粒砂巖，巖層中裂隙、空隙發育，巖層導水性和滲透性相對較好，自上而下劃分為5個含水層。②隔水層。礦區隔水層巖性多為泥巖、粉砂巖與細砂巖互層。井田礦系地層各旋回上部多由粉砂巖、泥巖或砂泥巖互層組成，巖性致密，和礦層本身形成良好的隔水層，隔水層以低阻、高密度的粉砂巖、泥巖為主。

（3）地下水的補給、徑流及排泄條件分析。礦區地下水補給來源，主要是以大氣降水為主。其次是含水層之間的越流補給。據附近礦區礦井涌水量調查得知，礦坑涌水量和大氣降水的延續時間、性質及數量無明顯相關，說明基巖承壓水含水層補給主要通過含水層之間越流及構造破碎帶補給，大部分基巖含水層徑流條件較差，承壓水補給微弱，水力坡度小，徑流極為緩慢。

（4）井下涌（突）水點。根據宋新莊礦在建設期間井下涌（突）水點的資料有，2013年1月回風斜井施工至+950水平時工作面底板曾發生過一次集中小型突水，水源為侏羅系中統延安組砂巖裂隙～孔隙承壓含水層水，突水時涌水量為35m3/h，至2020年1月出水點涌水量穩定至12m3/h。

3 礦井充水情況分析

宋新莊礦目前礦井涌水量來源主要為各井筒及井底車場水，表現形式多為淋水、涌水。根據對礦井2011年～2019年礦井涌水量資料統計分析有，2011年至2014年12月礦井涌水量從18.8 m3/h逐步增大到59.2m3/h，由于停工建設的影響，礦井涌水量又從2014年12月至2019年底逐步降到35.4m3/h,2020年礦井由于復工建設，礦井涌水量又逐步增加，至目前達到40m3/h。含水層水沿巖層中的導水裂隙滲入采空區內形成老空水，老空水可沿巖層中裂隙導入或沿巖層面滲入，形成礦井涌水。同時礦井巷施工，破壞了圍巖的完整性，承壓含水層水可通過圍巖隔水薄弱區域涌出，也可通過裂隙、支護錨眼對巷道淋水，形成礦井的涌水量。

4 礦井水害形式及影響分析

（1）大氣降水水害分析。礦井涌水量未隨降雨量的增減而出現波動，即礦井涌水量與降雨量關系不大，對井田地下水影響較小。但在強降雨或暴雨天氣時，井筒井口區域存在降水倒灌入井下的風險，礦井儲水池存在水位超過安全水位線時導致壩體潰壩風險。

（2）地表水水害分析。礦井地表水體主要有鹽環定揚黃干渠水、礦井水池水和井泉水。干渠和水池都經過防滲和硬化處理，基本不會滲透到地下，對井田地下水和礦井生產影響較小。井田區域內井、泉主要分布在村莊附近，深度一般不超過10m，主要對第四系潛水含水層有一定影響，但由于深度和水量都有限，且下伏巖層隔水性較好，距離回采冒落裂隙帶較遠，對礦井生產影響較小。

（3）含水層水水害分析。含水層水廣泛分布于整個井田。含水層水對礦井的影響最常見的就是通過頂板砂巖空隙裂隙產生淋、滴水，有時也通過錨桿孔、錨索孔導通含水層流入工作面，這種影響是始終存在。根據井田水文鉆孔資料分析，各含水層鉆孔單位涌水量均小于0.1L/s.m，含水層富水性弱，滲透性差，在地層中構造裂隙等不發育的情況下，對礦井充水影響可控。但是含水層中一旦有構造裂隙發育，含水層的導水性就會增強，施工靠近時就易引發突水事故，這是礦井生產過程中要重點關注的方面。回風斜井+950水平突水導致井筒被淹，就是因為施工地段附近區域的中粗粒砂巖因為構造裂隙區域成為了導水性較好的富含水區域，施工到附近時，由于隔水層的承壓能力小于含水層的水頭壓力時就發生了突水。

（4）斷層水水害分析。根據勘探鉆進過程中簡易水文觀測記錄，斷層附近的鉆孔施工中有漏水現象，表現為正斷層巖性較為破碎，漏水較嚴重，說明斷層有導水的可能；逆斷層段漏水不明顯，在巖性特別破碎時，才有漏孔現象，呈現出阻水構造；如果斷層導水，更有貫通其間各含水層的可能，甚至成為發生突水的地段，礦山開采時應予特別重視。

（5）鉆孔水水害分析。宋新莊不存在封閉不良鉆孔，但在整個勘探過程中產生了三個事故鉆孔，部分鉆具留在了孔內，這可能影響封孔質量，鉆孔可能有積水或導通含水層，對礦井生產存在一定的水害威脅。

（6）風氧化帶水水害分析。風氧化帶水主要為風化殼裂隙充水，主要分布于井田東南部，被第四系、古近系沉積層所覆蓋。風化殼裂隙含水層含水性受巖性影響明顯，當巖性為粉砂巖、粉砂質泥巖和泥巖時，這些巖層風化后趨于粘土化，其塑性顯著增大，巖層裂隙度和滲透性減弱，浸水后易迅速崩解和泥化，在巖石自重應力作用下原有的構造裂隙被壓實彌合，具有一定的隔水性；當巖性為中、粗粒砂巖等硬脆性巖石時，裂隙常常呈層狀分布，巖石抗壓強度減弱，導水性增強，成為富水性較強的地段，通過各種裂隙通道進入地下，補給深部含水層，對礦井開采有一定影響。

（7）老空水水害分析。通過計算，礦井各主要可采礦層冒落帶最大高度一般為3.24m～9.68m，均小于上覆基巖厚或礦層間距。而導水裂隙帶情況為，1號礦層開采后形成的導水裂隙帶最大高度26.93m～32.55m，與直羅組含水層可能勾通，而直落組底部分布有一層較厚的中粗粒砂巖叫“七里鎮砂巖”，富水性在整個井田中是最強的，裂隙帶一旦溝通了該含水層，成為老空水的直接充水水源，老空水的防治就變得更得相對復雜和困難。其他各含水層，冒落帶及導水裂隙帶高度均小于主要可采礦層間距，各主要可采礦層之間不會貫通，含水層之間水力聯系較弱，相鄰含水層只能作為間接充水水源，對開采區域影響有限。

綜上所述，宋新莊礦存在的各種水害形式中，對礦井影響較大有以下5種情況：一是大氣降水倒灌入井下；二是水池潰壩；三是含水層突水；四是斷層水突水；五是老空水突水。其他水害形式對礦井影響較小，防治工作相對簡單。下面針對礦井的主要水害風險分別提出防治措施。

5 水害防治管控措施

（1）降水倒灌入井下的管控措施。可能倒灌入井下的大氣降水是強降雨或暴雨，主要發生在汛期。其重點防治管控措施有：一是建立礦井災害性天氣預防、預警機制，對強降雨天氣及時預警，以便提前做好防止降雨時倒灌入井下的各項應急搶險準備工作；二是加強強降雨前、中、后的井口周圍區域積水水位觀測，必要時在井口處碼放應急沙袋，提高井口擋水位置標高；三是完善礦井“三防”應急救援體系，備好“三防”應急物資等，提升礦井抗災救災能力。

（2）水池潰壩防治管控措施。大氣降水水位升高超過水池壩體安全水位線可能導致潰壩，管理不善壩體損壞可能導致水池潰壩。其重點防治管控措施有：一是加強對水池水位、壩體等情況進行經常性檢查，發現壩體有裂隙、空洞時及時修理完好；其二是加強降雨中、后期的水池水位、壩體情況等的觀測，發現問題時及時處理，出現緊急情況時要做好撤人準備。

（3）含水層水突水防治管控措施。礦井含水層富水性弱，如果構造裂隙等發育，就會改變含水層性質引發突水。其重點防治管控措施有：一是做好好水害預測預報工作，根據已有水文地質資料，采用合適的水害預測評價方法，做出水害預測分區；二是做好工作面水害探測工作，根據水害預測分區對重點區域采用地面瞬變電磁法、井下瞬變電磁法和直流電法等物探方法，查出工作面前方、頂底板的富水異常區域，然后根據物探成果對富水異常區域編制專門探放水設計，查清或排除工作面水害情況；三是選擇合理的水害治理措施，根據工作面存在的具體水害，制定有針對性的水害治理綜合措施，直到消除水害隱患；四是加強水害效果評價，水害通過治理過后，是否達到了預期效果，需選擇合理的評價方法，消除水患后方可繼續施工。

（4）斷層水突水的防治管控措施。礦井正斷層水的導水性好，易引發突水。其重點防治管控措施有：一是開展好地質和水文地質預測預報工作，準確預報斷層位置、性質、產狀和導水性等；二是對斷層開展探測，施工到斷層附近區域，要提前編制探測斷層的設計對于斷層進行探測，鉆孔數量、深度、終孔位置的橫向、縱向距離都要合理，查清斷層的分布和含水等情況；三是采取合理的治理措施，探測查明斷層情況后，根據實際情況制定合理的過斷層措施，必要時還應先治理。

（5）老空水突水的防治管控措施。老空水是礦井生產后產生的重點水害，其重點防治管控措施有：一是查清老空水分布，老空區域要清楚的繪制在采掘工作平面圖等圖件上，老空水量、水位和水壓要標準清楚；二是對老空水進行疏放水，編制老空水疏放設計，在合適地點施工疏放水鉆孔，疏干老空積水。

6 結束語

宋新莊礦存在的較大風險的水害形式和防治重點管控措施都已分析清楚，礦井只有管控好了這幾種可能產生水災事故的水害形式，就一定能做好整個礦井的防治水工作，確保礦井防治水安全。