露天礦區的礦井水害分析及防治建議

李 峰

（山東省煤田地質局第三勘探隊，山東 泰安 271000）

1 井田概況

露天礦區位于所研究區域的中部，以F10斷層為界分為南北兩區。其南部邊界為露天礦區各礦層露頭；北部邊界為各礦層的-1500m底板等高線；西部邊界淺部為F2斷層，落差170m～270m，深部為F8斷層，落差0～83m；東部邊界淺部、深部均以人為邊界[1]。

2 礦井水害分析

（1）地表水害

地表水系主要有地區主河及其支流，匯集后自東北至西南流經本井田淺部水平地面，該河流為一季節性河流，雨季降水充沛，河水流量增加，之后迅速減小，其與含水層的直接聯系較弱，通過補給流砂層，對礦井涌水量間接補給，補給量有限。根據歷史資料記載，礦井最高洪水位線為+171m，礦主副井口標高均高于最高歷史洪水位線。河流上游及其支流建有東周水庫、金斗水庫等，對洪水起到控制調節作用。礦區地處丘陵地帶，南高北低，地表一般不會形成大面積的積水區域。

淺部開采時，地表水主要通過古空、老空、盜采沙坑等進入礦井，礦區專門對淺部古空、老空、盜采沙坑等存在隱患的區域進行排查分析，制定治理方案。對發現的古空區、沙坑、塌陷區，進行回填治理；對存在積水的老空、老窯區，進行疏放水并及時回填等。露天礦區制定了地表水患巡查制度，及時發現水害隱情，及時處理。目前淺部地區-210m水平為生產水平，地表水可通過礦層露頭進入礦系地層當中，因此局部受地表水害威脅。

深部水平開采時，地表水主要通過斷層、裂隙、封閉不良鉆孔等進入礦井。露天礦區目前未發現導水斷層，開采深部下組礦產的導水裂隙帶未導通地表，未來采掘區域內不存在封閉不良鉆孔，因此深部水平開采時，礦井一般不受地表水害威脅。

（2）老窯水害

井田淺部以南丘陵地帶，存在較多的古井、老窯，老窯水可通過古井、古巷進入礦井。在礦區第一次開采設計時，進行了鉆探驗證，（礦井鉆孔資料古字號鉆孔）并留設了足夠的保安礦柱，對已有的古空區進行了隔離，現今有井口位置的小井3個，并且井口進行了抬高加固，地面進行了鋪墊及硬化處理，洪水一般不會進入。

（3）本礦井老空水害

目前，礦井內老空積水區有6處，積水總面積13.76萬m2，總積水量9.67萬m3，主要分布在二采區、三采區，積水區位置、范圍、積水量清楚。礦井內6處老空積水區已標記在礦井充水性圖及采掘工程平面圖上，并做好了“三線”標注，采掘活動接近上述采空積水區時，提前進行探放，消除老空積水區安全隱患。正常情況下，本礦井老空水不會對礦井安全生產構成威脅。

（4）頂板水害

①山西組砂巖裂隙水害

開采山西組2、3、4號礦受影響的頂板含水層為山西組砂巖裂隙水。礦井實際揭露資料表明，該含水層水多以裂隙淋水形式進入礦井，淺部地下水循環條件較好、富水性較強，礦井涌水量較大；深部由于埋藏較深，其上又有數百米厚的古近系隔水層覆蓋，地下水循環條件差，以構造裂隙水為主，富水性變弱，礦井涌水量明顯減小。目前礦井生產主要集中在深部水平，深部山西組砂巖裂隙含水層水富水性弱，及時疏排，一般不會威脅礦井生產。

②太原組頂板水害

開采11礦層，受影響的頂板含水層為太原組砂巖裂隙水，該含水層含水微弱，一般以滴水、少量淋水等形式流入礦井，對礦井生產影響較小，一般不會威脅礦井安全生產。11號礦上距一灰99.8～141.1m，開采11礦層不會波及一灰含水層，因此一灰不會威脅礦井安全生產。

開采13礦層，受影響的頂板含水層為其直接頂四灰。四灰露頭位于古河床邊緣，主要靠大氣降水入滲補給。目前礦井生產在深部水平，深部四灰含水層富水性弱，井下揭露基本全部干燥無水，僅在構造破碎帶附近局部有少量淋水、滴水，及時疏排，一般不會威脅礦井安全生產。

15號礦直接頂、底板均為砂、泥巖，一般不含水。上距13號礦10.60m左右，距四灰12.10m左右。15號礦層開采時導水裂隙帶可導通至13號礦采空區，回采13礦層采取自然疏水，雖一般不會產生13礦層老空水，但仍應做好超前探放水工作；四灰在13礦層開采過程中會疏干，一般不會威脅礦井安全生產。

（5）底板承壓水害

①上組礦層底板灰巖水害

山西組6礦層受影響的底板含水層為一灰水。一灰含水層露頭位于柴汶河古河床范圍內，接受第四系潛水補給。據實際揭露，-210m水平以下基本干燥無水，揭露時僅見有被方解石脈充填的少量裂隙，僅局部有淋水，因此開采上組礦一般不受底板水害威脅。

②下組礦底板水害

下組礦開采受底板水影響的含水層為太原組徐灰、草灰和奧陶系灰巖含水層。徐灰、草灰含水層下距奧灰較近，受構造及采動影響可能局部接受奧灰水補給。目前礦井在深部水平生產，深部奧灰含水性極不均一，雖然多數部位含水，且有較大水壓，但是水量較小，在采取適當防治水措施后，能夠對下組礦實現安全開采。正常情況下，下組礦開采受奧灰水影響，但不威脅礦井安全，但局部尤其在斷裂構造附近，隔水層有效厚度降低，礦層開采受奧灰水害的影響加大。

3 水害防治建議

（1）加強對地表積水區、塌陷坑巡查力度，對異常區域及時采取措施治理，消除地表水害隱患，防止遭遇特大暴雨而發生水害事故。

（2）建立健全水害預測預報制度，對礦井生產區域的地質構造情況、水害類型等進行預測預報，提出預防處理水害的措施。

（3）定期開展水害隱患排查，每年制定水情水害年預報；每月提交水情水害預報；并針對性地進行臨時水情水害預報。

（4）礦井所有采掘頭面嚴格執行“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，在作業措施及規程做出明確規定。

（5）定期（以及雨季前）清理水倉和疏通水溝，維護好水泵和排水管路。特別要加強雨季“三防”工作，提高供電、排水設備、設施的安全保障能力，雨季前必須進行水泵排水聯合試運轉，并編制聯合試運轉報告，以保證井下水流暢通和供電排水設備完好。

（6）礦井深部區域的地質條件偏復雜，對礦層開采影響較大，礦井深部的11、13、15礦層開采受底板奧灰水威脅，必須采取可靠的技術措施，在進行物探、鉆探，建立完善的疏排水系統與水文觀測系統后，方可在安全水壓范圍內進行帶壓開采。

（7）在進行深部礦層開采時，對物探查明的徐、奧灰富水區應引起足夠重視，特別是斷層附近交匯處的富水區，應做好井下超前探和注漿加固工作。隨著礦層埋深的增大，深部的壓力加大，弱富水區也可能會對礦井造成較大的危害，在生產中應引起足夠重視。

（8）進一步完善下組礦各采區水文觀測系統，對礦井老空積水要加強排查，附近有采掘活動時要將上覆老空積水疏干，對同一礦層的積水要留設足夠的礦柱。加強對礦井周邊相鄰礦礦采掘情況及老空區積水情況的調查，杜絕超層越界現象發生。