辛安矿浅部水害分析与研究

王晓方

摘 要：针对辛安矿井田内浅部地区涌水量大，长期的无效排水对矿井生产和生态环境有影响等问题，通过进行水文地质条件分析与研究，表明辛安矿浅部主要充水水源为地表水（大气降水）、老窑采空区积水和含水层水，矿井导水通道，控制着各种进入矿井的涌水形式和涌水量的大小，所有的岩层空隙都可以成为地下水运动的通道，包括天然充水通道和人为充水通道。通过工程论证辛安矿黄沙井田-100m以上采空区是否可以进行治理，减少井下排水的问题。

关键词：辛安矿 涌水量 水害分析 井下减排

中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）02（a）-00-02

小煤窑采空区积水（体）一般位于煤田浅部，因开采年代久远，积水量和积水范围不清楚，腐蚀性强，其流动特征与地表水体流动相似，不同于含水层水的渗透[1-3]。当位于其深部矿井的采掘活动破坏了隔水煤（岩）柱时，水就会突然溃出，造成重大水灾事故[4-5]。小煤窑采空区积水是我国煤矿普遍存在的水害隐患，如果能够合理地运用现阶段的科学手段，进行有效的探查与治理，将对矿井生产提供极大的安全保障和经济效益。

1 基本概述

冀中能源峰峰集团辛安矿，矿井设计开采二叠系2#煤，矿井水害类型属于极复杂型。目前-100m水平以浅2#煤资源已经开采殆尽，现生产地区主要集中在-500m水平。矿井实际正常涌水量33.4m3/min和最大涌水量37.2m3/min。矿井-100m以上水平正常涌水量30.8m3/min，主要由老空水、含水层水和其他水构成。所以现阶段辛安矿主要涌水量都集中在辛安矿井田内-100m水平，如果可以进行有效的治理将对矿井生产安全生产及经济效益产生极大的裨益。

2 浅部水的充水水源及充水通道

2.1 浅部水的主要涌水水源

辛安矿浅部主要充水水源为地表水（大气降水）、老窑采空区积水和含水层水等。

2.1.1 地表水

井田处于九山背斜东翼与鼓山背斜南倾伏端西侧间之丘陵地带，南陵拦漳河兴建的岳城水库，地表海拔程+130～+240m，北高南底，平均坡度约16‰，矿井浅部地区主要在井田北部。北部属于滏陽河水系柳条冲沟小流域，在井田范围内面积约1km3，沟内平时干枯无水，暴雨时流量2～3m3/s，形成地表径流，由南向北流入滏阳河支流—九山沟。流域内沟壑纵横、冲沟发育且多呈U型，其中位于南黄沙村的郑家河常年有水，水源为冲沟上部潜水出露形成的下降泉。

2.1.2 老窑采空区积水

井田浅部地区小煤矿生产期间部分小煤矿曾进行过越界超层开采，曾开采过井田所有有开采价值的煤层，其中5个小煤窑开采8#煤、9#煤，5个小煤窑曾越界进入辛安矿开采8#、9#煤，并造成多次突水事故。自1993—1998年辛安矿井田范围内及周边就有8个小煤窑发生过突水事故，最大突水量2.0～11.0m3/min，稳定突水量0.3～7.5m3/min。

2.2 主要导水通道

矿井导水通道，控制着各种进入矿井的涌水形式和涌水量的大小，所有的岩层空隙都可以成为地下水运动的通道，既有天然的，也有人为的，主要有以下几种（见图1）。

2.2.1 构造断裂带

矿井生产过程中会遇到各种各样的构造断裂，它们使充水含水层和隔水层位移，岩层破碎，其性质和规模各有差异，有的含水、有的导水、有的起阻隔地下水的作用。辛安矿前部地区地层完成性已经破坏大部分构造断裂带已经不能起到阻隔地下水的作用，基本上都为导水构造断裂带。

2.2.2 采掘引起的导水裂隙

采煤引起的导水裂隙包括顶板形成的裂隙和底板破坏形成的裂隙，采煤过程中形成的冒落带和裂隙带成为其影响范围内煤层顶板含水层和老空水进入矿井的直接通道。辛安矿和周边小煤窑的历次突水也充分说明了这一充水通道的普遍性。

2.2.3 小煤窑隐伏井筒

辛安矿井田浅部冲沟及低洼地带有许多隐伏古井筒，其历史久远、位置不清，充填不可靠，雨季经洪水冲刷后，易造成古井筒塌陷，成为地表洪水溃入井下的危险通道。辛安矿也曾经发生过因隐伏古井筒塌陷造成地表水溃入井下，造成矿井被淹的水害事故，所以隐伏古井筒，也是我们值得重视的导水通道。

3 治理措施分析

现阶段浅部采空区积水是以巷道疏放的形成，来保证矿井暂时不受水害危险，但长期的排水对自然环境及矿井自身的经济都是较大的损失。如果通过有效的治理措施减少矿井排水，对自然环境及矿井安全生产和经济效益都有极大裨益。

经过上面对矿井浅部积水的研究，浅部地区采空区和含水层是主要的积水体，补给水源来自大气降水；含水层和采空区之间通过补给通道具有了较强的水力联系，水力联系程度受采掘活动破坏，原本没有水力联系的通道变的也有了水力联系，这就形成了地下水力联系网。要想减少含水层和采空区之间的水力联系，必须封堵补给通道，减少补给源的水量补给，把含水层变成隔水层。

4 结语

基于矿井水害分析，辛安矿浅部地区涌水通道主要由以上几种通道联合构成，矿井浅部地区在煤被采出后，形成了一个由采空区、断层、古小窑、各含水层构成的复杂的含水体，它们是上下连通、左右相邻、互相补给、全部含水的复杂体系。

在开展矿井水文治理过程中从工序和水害防治设计考虑出发，结合注浆过程中，浆液流失对井下疏水巷道和排水系统的影响、注浆效果和注浆帷幕强度是否可以达到设计强度等，都需要准备相应的措施和应急手段，结合现场分析与该文的研究，对辛安矿浅部水害治理提供一定的理论支撑。

参考文献

[1] 乐志军.新朝川矿矿井水分布规律研究与防治对策[D].河南理工大学，2010.

[2] 尹会永.潘西煤矿煤层底板突水机理及预测预报研究[D].山东科技大学，2005.

[3] 朱国维，丁雯，武彩霞.华北煤田底板矿井水分布及突水机理浅析[J].中国煤炭，2008，34（2）：9-11.

[4] 张红日，张文泉，温兴林.矿井底板突水过程中岩溶承压水的作用[J].中国地质灾害与防治学报，1999（1）：88-92.

[5] 施龙青，韩进.底板突水机理及预测预报[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004.