煤矿充水因素分析及防治水措施

杨 华

（山西省煤炭工业厅资源地质局，山西 太原 030045）

1 矿井概况

山西朔州某矿井田内主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。其中，主要可采煤层有4-1、4-2、7、9、11号共5层煤层。井田总体为向南倾斜的单斜构造，发育次一级宽缓的背斜、向斜构造各一个，另外，井田内发育4条中小型正断层，未揭露陷落柱和岩浆岩侵入体，井田地质构造复杂程度属简单类型。

井田主要含水层组为：奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组，石炭系上统太原组砂岩裂隙含水层组，二叠系下统山西组和上、下石盒子组砂岩裂隙含水层组，第四系松散岩类孔隙含水层组。

井田主要隔水层为：本溪组隔水层、石炭系太原组和二叠系地层间隔水层。

2 矿井充水因素分析

2.1 充水水源

2.1.1 大气降水对矿井充水的影响

井田各可采煤层埋藏相对较浅，因此，大气降水是矿坑水的主要来源之一，即大气降水通过采空区地表塌陷、裂缝直接进入井下。由于降水量的季节变化，矿井涌水量具有明显的动态变化特征，一般在雨后的3~7 d，矿井涌水量即显著增加。

2.1.2 地表水对矿井充水的影响

井田内地表水体不发育，大小沟谷平时基本干涸无水，唯雨季时才汇集洪水沿沟排泄，辗转向西、向南流入西部边界外的马关河。

2.1.3 采空区及相邻矿井积水的影响

据调查，井田外周边现分布有6个煤矿，以往开采情况比较复杂，其以往采掘工程与本井田相邻较近，且均有采空区积水，故本井田今后在开采4-1号煤层时，必须加强探放水工作，避免发生水害事故，确保安全生产。

2.2 充水通道

2.2.1 断层及裂隙

本井田断层落差均小于12 m，破碎带宽度不大，断层两盘派生裂隙虽然发育，但断层裂隙局部被泥质充填。根据井下实际揭露情况，刚揭露断层时有短暂的渗淋水，以后基本无水。故井田内断层的导水性均较差。

2.2.2 封闭不良的钻孔及井筒

封闭不良钻孔是典型的人类活动留下的点状垂向导水通道，该类导水通道的隐蔽性强，垂向导水畅通，不仅使垂向上不同层位的含水层之间发生水力联系，而且当井下采矿活动揭露或接近钻孔时，可出现含水层水的入渗和灌入，影响煤层正常开采，甚至出现严重的水灾事故。井田内及周边现有11个钻孔，因施工年代不同，尽管以往进行过封孔，但矿井生产时仍应有所防范。但部分钻孔由于技术设备、材料质量、施工条件、技术和生产需求及历史背景等原因，未封孔或封孔质量较差。

井田现有的3个井筒均穿过4-2号煤层以上所有含水层，故上部各含水层地下水可通过井筒对矿坑产生充水，但因4-2号煤层以上的各含水层富水性均弱，故对矿坑充水影响较小。

2.2.3 矿压破坏带

煤层底板采动破坏导水带是指因采动失去阻水能力的那部分岩体，它不仅包括岩层新产生的断裂破坏部分，而且包括弹性变形的裂隙扩大部分。这种破坏削弱了岩层的阻水能力，很容易使小的断层发展成大的断裂带，使原本阻水的构造成为导水通道，而造成突水事故的发生。

矿压破坏带与煤层底板岩性、构造发育程度及开采方式、煤层厚度等因素有关。一般为16 m，在该范围内隔水层将失去阻水抗压能力。

2.2.4 奥灰岩溶水

井田内各可采煤层虽均属带压开采煤层，但奥灰水突水危险性小。

2.3 矿井涌水状况

根据矿井水文地质条件分析，矿井涌水主要来自顶板含水层裂隙渗水及采空积水等。受季节性影响，矿井涌水量具有明显的动态变化特征。经计算，开采4-1号煤层达产时，矿井正常涌水量为1 210 m3/d，最大涌水量为1 864 m3/d。

3 主要的水害情况

（1）上覆砂岩裂隙含水层组及基岩风化带裂隙水。

（2）本井田采（古）空区积水及相邻井田采（古）空区积水。

（3）大气降水及雨季沟谷洪水。其中，采空区积水是本矿最大的安全隐患。

4 防治水措施

矿井防治水工作必须采取“防、堵、疏、排、截”综合治理措施。防，主要指井下合理留设各类防隔水煤（岩）柱和修建各类防水闸门或防水墙等；堵，主要指注浆封堵具有突水威胁的含水层或导水构造等通道；疏，主要指探放老空水和对承压含水层进行疏水降压；排，主要指完善矿井排水系统，排水管路、水泵、水仓和供电系统等必需配套；截，主要指加强地表水（洪水）的截流。

（1）提高防治水意识，重视防治水工作，建立健全防治水岗位责任制，认真落实领导带班下井制度。

（2）充实水文地质工作人员，加强日常水文地质管理。采用必要的先进技术手段，探测采空区积水，同时注意探测隐伏断层、陷落柱的导水性。经常观察井下各种涌水现象，做好矿井水文地质监测工作。

（3）学习国内外先进管理经验，加大资金投入，完善井下排水系统和安全设施，设立井下安全通道及避难场所。井下排水及应急设备必须保持完好状态。

（4）坚持信息共享和及时通报，经常调查了解相邻矿井生产的建设情况，采掘前应查清周边矿井工作面位置、采空区范围及其积水程度等。发现问题应及时通报并调查清楚。

（5）杜绝超层越界开采现象，防止水害事故的发生。

（6）在今后的生产中必须严格坚持“预测预报，有掘必探（钻），先探后掘，先治后采”的防治水原则，继续查清其采掘工程布置及采空范围、积水情况等。

（7）注意做好地面防治水工作。建立疏水、防水、排水系统，报废井筒要填实封堵并建立档案，将井筒周围的导水沟渠挖好疏通，并由专人负责。必须认真检查井田内地表是否存在地面塌陷、导水裂隙或其他导水通道，一旦发现，应及时将其回填夯实。

（8）井田内及周边4-1号煤层开采多年，而且经历整合、关闭报废的井筒数量较多，要组织人员进行排查，并按照煤矿防治水规定进行填实封堵和登记存档，以防地表水灌入井下。

（9）与气象、水利、防汛等部门密切合作，建立灾害性天气水害预警和预防机制。

（10）按规定留设各类防隔水煤柱。

（11）认真观测断层的导水性，严格按照煤矿防治水规定留设防隔水煤柱。

（12）接近采空区时，严格按照煤矿防治水有关规定实施探放水工作。

（13）必须制定详细的煤矿防治水措施和应急预案。采掘工作面探水前，应当编制探放水设计，确定探水警戒线，并采取有效的安全措施。探水钻孔成组布设，并在水平面和竖直面内呈扇形，使巷道前方的中心及其上下左右煤层空间均有钻孔控制。出现以下透水征兆时，要立即停止采掘，按有关规定实施探放水，排除隐患后方可继续采掘：①巷道或工作面顶底板压力增大，岩石变软，出现掉渣、冒顶、支护变形或倾斜现象。②采面或巷道壁“出汗”，顶板淋水增大，底板突然涌水。③采面或巷道“挂红”，水的酸度大，有涩味或臭鸡蛋气味。④煤岩层发出“嘶嘶”的水叫声。⑤出现压力水流。⑥工作面空气温度降低，出现雾气。

归根结底，煤矿防治水工作取决于对水害防治的重视程度及现场落实情况。

5 结论

根据对井田充水因素的分析，来确定本井田受地下水、采（古）空区积水、地质构造水的充水因素影响，采掘工作受水害的影响，但不威胁矿井安全，防治水工作难易程度属简单类型，但不容忽视。井上应建立完善的防水、排水系统，对井田范围内的塌陷裂隙及时充填；井下要根据探放水原则，坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的方针，加强矿井地质及水文地质工作，以确保安全生产。