新维矿井水文地质条件分析与矿井水患防治措施

魏 赟 孟楠楠 夏忠君

（四川省煤田地质局一四一队，四川 德阳 618000）

0 前言

新维矿井位于筠连矿区沐爱勘探区东北部，矿区属云贵高原北边缘部向四川盆地过渡区，地形复杂，总体地势南高北低，以中、低山地形为主。矿区为一个采矿权，两口生产井。两口井分别为新场井及维新井，矿区准采煤层为二叠系上统宣威组中的2、3、7、8号煤层。新场井开采初期采用平硐自流排水方式排水，后期将采用机械抽排水，维新井采用机械抽排水。

1 矿井水文地质条件

1.1 含水层

（1）飞仙关组二段（T1f2）裂隙含水层

以暗紫色中厚～厚层状粗粉砂岩及细粒砂岩为主，夹薄层状细粉砂岩及薄层生物碎屑灰岩，厚210.47 m，受水条件差，地下水以降水为主要补给，出露泉井流量为0.1 l/s·m～2.466 l/s。抽水试验单位流量0.0106 l/s·m～0.119 l/s·m。在新街向斜核部简易放水试验涌水量为0.13 l/s～11.64 l/s，该含水层是富水性中等的裂隙含水层，是矿井充水的直接充水含水层。

（2）飞仙关组一段（T1f1）裂隙含水层

厚84m，出露标高390 m～710 m。受水条件极差，地下水以降水和飞仙关组二段层间水渗透补给。出露泉井流量0.1526 l/s～0.3941 l/s。钻孔揭露该层观测混合水位，测得单层水位标高分别为644.14 m、395.35 m。抽水试验单位流量小于0.00019 l/s·m，说明本层水压高、涌水量小、含水性弱，可视为相对隔水层。局部地段因风化裂隙及构造裂隙发育，富水性增强。

（3）二叠系上统宣威组（P3x）裂隙含水层

出露标高395 m～650 m，厚141.25 m。出露泉井流量0.015 l/s～2.52 l/s。泉水流量随降雨变化，旱季枯竭。抽水试验单位流量最大0.059 l/s·m。地下水运动条件差（水位高差达546.68 m）。除212-2号孔位于新街向斜轴地下汇水段并因F1断层隔阻，含水性增强外，一般含水性弱。

（4）二叠系上统峨眉山玄武岩组（P3β）裂隙含水层

只在叶家坝B301和伍家湾背斜有出露，出露平均厚79.39 m。该层出露面积小，受水条件差。据钻孔揭露，该层顶部和底部裂隙发育，有涌、漏水现象。抽水试验单位流量小于0.00036 l/s·m。该层除断层带和风化裂隙带充水强，在一般情况下含水性弱，是良好的隔水岩层。

（5）二叠系中统茅口组（P2m）岩溶含水层

全厚357 m，主要分布在维新井内，新场井内为隐伏地层，埋深95 m以下，勘探揭露厚度5.93 m～267.50 m。4个孔漏水，水位标高429.64 m～432.99 m。钻进过程中岩芯破碎，采取率低，有溶蚀现象。扬水试验单位流量 0.367 l/s·m～1.435 l/s·m，含水性极强。

2 矿井水患分析

2.1充水水源分析

（1）大气降水

区内降雨颇丰，年均降雨1 000 mm～1 200 mm。大气降雨大部分顺地表径流排泄于溪沟、河流，极少部分顺着风化裂隙、采空塌陷裂隙、构造裂隙等入渗地下，补给地下水。

（2）地表水

南广河、镇舟河、小河、热水河及冷水河等常年性河流受地形控制，接触带多在新维矿井周边的小型矿井矿权范围内。地表水沿风化裂隙、采空塌陷裂隙、构造裂隙等入渗补给地下水，特别是沿采空塌陷裂隙有大量溃入矿坑的危险。

（3）含水层裂隙水

矿床充水含水层为飞仙关组一、二段、煤系地层、峨眉山玄武岩组地层等，矿床充水含水层富水性弱-富水性中等，岩层完整性较好，受构造破坏较小，地下水的径流条件差。地表水体将该区地形切割成多个相对独立的河间地块。侵蚀基准面标高（+374 m）以上含水层埋藏浅，受溪沟河流切割，大面积出露地表，地下水排泄条件良好，地下水以潜水为主。侵蚀基准面标高（+374 m）以下至-200 m标高范围，含水层深埋地下，地下水运移缓慢，存在一定的承压性。

（4）老空水

老采空区为区内地下水蓄积的重要场所。特别是存在斜井（暗斜井）开拓的停产或关闭的生产井，其深部将形成大面积的积水。周边一些废弃矿井原为斜井开拓，机械抽排水，废弃之后井下采空区已经形成了数十上百万方的积水，老空积水区域与新维矿井法定开采范围存在重叠，且位于维新井开采的高位区，对新维矿井维新井开采将构成极大威胁。

2.2 充水通道分析

参照《煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准（MT/T1091—2008）》，通过公式计算矿山完成全面开采时，最大导水裂隙带高度可达86.53 m。将导致煤层上覆飞仙关组一段（T1f1）含水层水及宣威组上段（P3x2）含水层水直接通过导水裂隙带进入矿坑。根据周边小型生产井的调查分析，矿井明显的出水，均来自于顶板裂隙，以滴、淋水现象为主，少量裂隙发育密度高、裂隙宽度大的区域存在小股状出水现象。采掘面接近地表水体、采空积水区有大量水涌入，甚至发生水害事故的危险。周边小型生产井矿井涌水量较小，在6 m3～160 m3（单矿），涌水量受大气降雨控制明显，丰、枯季节比为3～10倍。采动裂隙是汇集、径流、排泄地下水的重要通道。

3 井下防治水措施

（1）由于小煤矿技术人员流失或更换频率高等因素，周边小煤矿生产资料的部分缺失，许多矿井特别是关闭矿井的采空区边界、最低采掘巷道位置的圈定等，都存在一定的误差。建议矿方在今后的工作中，应长期广泛地收集相邻矿井的生产资料，并与周边保留生产矿井建立起“联测联防”的防治水工作机制，互通水情，互相监督，杜绝越界开采和破坏矿权间保留煤（岩）柱完整性的行为。

（2）建议根据各相邻生产矿井和关闭矿井的实际情况，已明确采空区边界的煤矿，以采空区边界为基线，向外留设大于20 m的煤（岩）柱作为隔水煤（岩）柱，禁止采掘、破坏煤（岩）柱。在煤（岩）柱之外60 m范围作为探防水警戒区，接近该区时，必须执行“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原则；采空区边界尚未明确的，建议当前采取加大煤（岩）柱尺寸对其进行预防，根据当前已知材料，大致圈定采空积水区范围，沿采空积水边界，向外布设200 m宽度的区域作为禁采区，为尽早排除水患威胁，有必要对积水区进行深部勘测工作（如物探），探明采空积水区边界，为下一步防治水工作提供有力的技术依据。

（3）筠连地区存在暴雨、雷雨天气，应加强避雷措施，注意及时疏通导流沟、排水沟。特别是近年来大气环境复杂多变，极端天气频发，更应加强雨期“三防”工作，并做好相应的应急预案。

4 结语

近年来四川地区煤矿行业整顿，越来越多的小煤矿被关闭，但是小煤矿老空积水对周边生产大矿的影响并未停止。另外，随着开采技术水平的提高和装备水平的提升，煤矿开采逐渐向深部拓展，势必会产生一大堆技术新问题，防水就是其中的主要难题之一。因此除了要严格按照《煤矿防治水规定》、《防治水细则》、煤矿初步设计的要求开展煤矿防治水的工作，还应由“被动应对”转变为“主动预防”，深入开展煤矿的突（透）水机理与矿井水“防、治、用、环”技术综合研究，并在矿山防治的动态中予以优化和完善，真正地建立适合大型矿山的高标准煤矿水害防治措施，把煤矿水害发生率降到最低。