蛤蟆沟煤业水害防治分析

任华荣

(山西蒲县蛤蟆沟煤业有限公司，山西 临汾 041206)

山西蒲县蛤蟆沟煤业有限公司行政划归乔家湾乡管辖，井田面积1.816 1 km2，生产规模90 万t/a，矿井3#煤层服务年限为4.1 年。全井田内2#、3#煤层采用一个水平开采，水平标高为+1 128 m.矿井采用斜立混合开拓方式，即主斜井、副立井、回风立井。2#煤层资源已枯竭，现开采3#煤层。矿井开拓、采掘、通风、排水、供电、运输、防治水及安全避险“六大系统”完善。目前，井下布置3#煤层首采工作面30101综采工作面，2 个综掘工作面，均正常生产。

1 矿井涌水规律总结

通过对2013 年、2014 年度矿井开展的水文地质工作分析，初步确定矿井水害隐患为:1)2#煤层采空区积水。2)大气降水入渗。3)顶板以上含水层充水。2#煤层采空区积水较多，隐患较大，是治理的重点。

1.1 大气降水和地表水情况

根据2013—2014 年度2#煤层基建矿井涌水量台账及气象资料台账分析，矿井涌水量动态反映出每年的1—12 月份矿井涌水量变化较大。矿井涌水量动态表明，矿井涌水量与大气降水量关系较大。这说明该井田地表距煤层顶板厚度较小，地表孔隙、裂隙或裂缝发育深度达到煤层顶板，对矿井涌水影响较大。大气降水主要通过河流排泄，少部分补给给煤层顶板以上含水层，矿井涌水来源主要为煤层顶板以上含水层。2014 年7—9 月份矿井涌水量明显偏大，这是大气降水通过井筒入渗矿井的表现。

1.2 二采区南部排水情况说明

目前，3#煤层二采区胶带运输巷、轨道运输巷、回风巷已经施工完毕。施工期间及停工期间排水情况如下:

302 胶带运输巷2010 年4—10 月初施工完毕。施工过程中，严格执行有掘必探，累计放水28 800 m3左右，以后停止施工，坚持经常排水，截止2014 年6月底复产，累计排水14 000 m3左右，以上累计排水42 800 m3左右。

302 轨道运输巷及302 回风巷2014 年7 月份恢复生产，严格执行有掘必探原则，至2014 年11 月底全部施工完毕，累计放水21 600 m3左右。

目前，3 条巷道已经贯通，巷道涌水量大约3 m3/h.

根据以上放水统计，在掘进过程中，已经探放水大约64 400 m3左右。根据煤层赋存情况，西边高东边低，因此推断2 采区范围内顶板2#煤层老空积水已经探放完毕。

1.3 井田及周边采空区积水情况

根据《山西蒲县蛤蟆沟煤业有限公司矿井水文地质类型划分报告》显示，查明该井田2#煤层有6 处积水区，总积水量56 003 m3，查明周边2#煤层采空区积水区4 处，积水量70 669 m3，见表1，表2.

表1 2#煤层采空区积水情况表

表2 四邻矿井采空区积水情况表

2 煤层开采受水害影响程度评价

2.1 地表水、大气降水对矿井充水的影响

矿井各井口均位于历年洪水位之上，不存在灌井现象，但也要加强井口防护。2#、3#煤层最大导水裂隙带在井田内各沟谷可达到基岩风化带，要防止雨季洪水沿导水裂隙带进入井下。一般情况，地表河水不会对采煤形成大的威胁，只要做好一般的防水、抽水工作即可。洪水季节注意防洪，经常观测地表裂缝，及时填堵，防止地表水入贯。综合评价，大气降水、地表水对煤矿开采影响中等。

2.2 地下水对煤层开采的影响

储存和运动在岩层孔隙中的地下水，是构成矿床充水的主要水源。在开采2#、3#煤层时的主要水源是砂岩裂隙水，其往往在采掘工作面揭露裂隙含水岩层时进入井巷的工作面，特点是水量较小，运动速度较慢。在开采9#、10#、11#煤层时的主要水源是太原组灰岩岩溶水，其往往在采掘工作面揭露太原组灰岩岩溶含水岩层时进入井巷的工作面，特点是瞬时涌(突)水量较大，随时间推移涌(突)水量将逐步减少或疏干。

矿井巷道顶板冒裂带将沟通其影响高度范围内各含水层之间的水力联系，使地下水进入井巷，成为矿井充水的主要来源。二叠系石盒子组砂岩裂隙含水层，由二叠系上、下石盒子组中多层中、粗、细不同粒级砂岩构成，直接接受大气降水补给和上部第四系松散孔隙水渗透补给，一般沿井筒对矿井充水。2#、3#煤层的直接充水含水层是下石盒子组的砂岩含水层。它们主要通过井筒揭露和顶板冒裂带的沟通构成矿坑水的来源。上石盒子组的砂岩含水层为其间接充水含水层。7#煤层的直接充水含水层是太原组上段下部K5砂岩含水层。主要是通过井筒揭露和顶板冒裂带沟通构成矿坑水的来源。山西组的砂岩含水层为其间接充水含水层。9#、10#、11#煤层的直接充水含水层是太原组中段灰岩岩溶含水层。主要是通过井筒揭露和顶板冒裂带沟通构成矿坑水的来源。太原组中段灰岩上覆砂岩含水层为其间接充水含水层。综合评价，地下水对该矿开采影响中等。

2.3 采空区积水对矿井充水的影响

该井田及四邻矿井在2#煤层有采空区分布，且采空区内有一定量的积水，而且随着时间的推移，积水量还在增加。受煤层底板标高影响，井下积水流向低洼处。采空区积水既是下伏各含水层的补给源，又是直接水患所在，在采掘过程中要保持高度警惕。采空积水对该煤矿开采影响中等。

2.4 局部褶曲构造水对矿井充水的影响

在矿区范围内，受构造体系控制的蓄水构造的类型和规模，决定着地下水的运动和汇集条件，因而也影响井下涌水量的大小。该井田地处复式向斜西翼北段，构造总体为一单斜，并伴生有次级宽缓褶曲，总体地层走向北东，倾向南东，倾角4° ～13°.井田内未发现断层及陷落柱等地质构造。井田局部地段发育次级宽缓向斜构造，在向斜轴部各含水层均向此径流运移富集，当井巷开拓至向斜轴部时，矿井涌水将明显增加。构造水对该煤矿开采影响中等。

综上所述，煤矿开采受水害影响程度综合为中等。

3 防治水工作建议

根据该井田充水因素分析，参考华北煤田煤层防治水措施经验，根据“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的基本原则，采用“防、堵、疏、排、截”技术方法，提出防治水措施。

3.1 建立防治水组织机构

应建立防治水组织机构及专门的探放水队伍，配备探放水钻机等设施。建立日常矿井水文地质工作技术管理制度，建立各种水文地质台账，绘制各类水文地质相关性图纸，预测水害事故发生的可能性。

3.2 地表水防治措施

井田属于山区地貌，沟谷发育，沟谷中有基岩出露，在雨季地表水通过基岩露头和隐伏露头补给煤系砂岩含水层。煤层开采后，由于冒落裂隙带沟通了煤系部分砂岩含水层，向矿井产生充水。为了矿井安全开采，沟谷地段应安排专人实地观测，如发现地面尤其是沟谷底部或河床出现地裂缝，应及时封堵，以防地表水、大气降水入渗补给矿井。同时还要做好井口防洪措施，避免洪水季节地表水涌入矿井，影响煤矿安全生产。

3.3 采空区积水防治措施

1)采用收集资料、实地调查及地面物探等综合手段初步查明老空区及废旧巷道范围及积水性，物探资料要有钻孔验证，为井下超前探提供依据。

2)做好井下超前探工作。采用物探、钻探相结合，以钻探为主的方法进行超前探，在有足够帮距、超前距和控制密度的钻孔掩护下掘进，严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水制度。

3)对老空区坚决探放，以根除水患。探放前，应根据采空区积水范围、水头高度、积水量等编制合理和确保安全的探放水设计，设计中应充分考虑隔离系统、排水系统、安全撤人系统等因素。

4)必须经常了解相邻矿井开采情况，掌握其采空范围、涌(积)水情况，防止越界开采，巷道相互贯通，采空区、老空区积水涌入矿井，造成涌(突)水事故的发生。

5)对采空区、老空区积水进行探放水时，必须编制专门的探放水设计，并有防护措施。

4 总 结

由于采空区积水为一动态变化过程，此次调查的采空区积水情况只反映矿井目前积水情况，随着时间的推移，该矿和邻近矿开采范围的扩大，采空区积水范围会不断扩大，积水量也会不断增加。采空区造成地面塌陷形成的地裂缝，可能会使地面水流进入采空区内，对井田的生产造成影响;同时下部煤层采空区也可能会通过裂隙带导通上部煤层采空区，使上部煤层采空区积水进入下部煤层，对该井田下部煤层的开采造成影响。因此，在今后开采中应随时调查、探测该矿和邻近矿采空区积水情况，以便及时采取防治措施。

［1］ 王国际，黄小广，高新春.矿井水害防治［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2008:136 -138.

［2］ 虎维岳.矿山水害防治理论与方法［M］.北京:煤炭工业出版社，2005:171 -182.