跃龙煤矿水害分析及综合治理研究＊

肖俊贤，姚荐达，钟 昊

（1.贵州民族大学 建筑工程学院，贵州 贵阳 550025；2.贵州锦元工程技术有限公司，贵州 贵阳 550081；3.贵州紫金矿业水银洞金矿选矿厂，贵州 贞丰 562200）

1 概况

1.1 矿井概况

福泉市地松跃龙煤矿位于贵州省南部，生产规模90 kt／a，属于整合煤矿。开采方式为地下开采，矿山面积1.1297km2，采矿标高为+1125 m～+750 m。采用斜井单水平开拓方式，采煤方法为走向长壁后退式，顶板管理为全部跨落法。区内可采煤层1层，平均厚1.20m。顶板为粉砂岩、灰岩，底板为泥质页岩、粘土岩。该矿水文地质条件为中等偏复杂类型。跃龙煤矿经过多年来的开采和地方小煤矿的蚕蚀，原煤生产已进入收尾阶段，煤炭储量逐年减少，且矿井地质条件尤其是水文地质条件愈来愈复杂，矿井涌水量逐年增加，水害对矿井生产的影响程度愈来愈高。

1.2 矿井水文地质条件

跃龙煤矿位于扬子准地台区黔南台隆区，属福泉向斜，地层倾向受F1断层的影响，断层以北，地层倾向为南东向，断层以南，地层倾向为北东向，地层倾角为20°～26°，平均23°，断层附近地层的倾角为30°左右，构造复杂程度属中等。

F1断层走向为东西向，倾向近南，倾角60°，断距约30 m，性质为正断层。F2断层位于矿区东南角，走向北东—南西向，性质不明。

根据水文地质调查报告：P2m 上距可采D 煤层15m，当开采位于最低侵蚀基准面以下的煤层时，茅口组强岩溶水可成为间接充水水源，而且如果遇到隐伏断层时，有沟通茅口灰岩发生突水的可能。矿井正常涌水量为8m3／d，最大涌水量为20m3／d。该矿水文地质条件为中等偏复杂类型。

1.3 周边矿井情况

根据含水岩组的分布，地下水的补、径、排条件，导水断层及分水岭构成的边界特征，区域内小岩门煤矿、幸福煤矿、罗柳塘煤矿、跃龙煤矿、地松干田湾煤矿等矿井均属一个水文地质单元，相互之间有水力联系，相邻矿井不规范开采将对邻矿构成一定的水患威胁，大部分老窑巷道有积水，由于井口垮塌、排水及通风困难等原因停采。

矿山内小煤矿主要是原跃龙煤矿和原金家院煤矿，其废弃采面或巷道会成为老窑水、采空区积水、部分地表水进入矿井的通道，成为矿井的涌水水源，它有如下特点：在短时间可以有大量的水涌入矿井，来势猛，具有很大的破坏性；水中含有大量的硫酸根离子，具有腐蚀性，容易损坏井下设备；当其与其它水源无联系时，则易于疏干，若与其它水源有联系时，则可造成量大而稳定的涌水，危害较大。

老窑及采空区积水成为跃龙煤矿生产过程中的一大隐患。

2 掘进工作面物探概况

2.1 物探结果

该项工作采用高密度电法测量系统，根据不同的需要，可布设90根、60根、45根和30根电极，本次测试共布置8组60根电极进行测试。

图1 福泉市地松镇跃龙煤矿1-1＇剖面视电阻率成像剖面

图1为第一组剖面线测试的结果图。由图可知：剖面电性表现总体为左端高阻异常和右端低阻异常，左端高阻推测为完整的硬质岩类，弱水性。右端低阻区域有局部富集现象，推测为碎屑岩地层含水，在构造裂隙地段富集作用所致，含水性较强。且该剖面老窑和小煤矿广泛分布，开采历史悠久。老窑采空冒落造成地表开裂、塌陷，致使地表水及降雨由裂隙渗入老窑。由于这些老窑及生产煤矿均分布于本井田地下水的泄入方向，因此在开采至靠近老窑及相邻的小煤矿时，应预防老窑及周边的生产矿矿井水溃入，并保持和周边生产小煤矿的动态联系。

通过8组的测试，根据其电阻值不同，绘出相应的等值线，画出水患的情况分布图。该矿埋深150m 的水患分布情况见图2。

图2 跃龙煤矿埋深150m 水患分布预测

3 水害测试结果分析

3.1 水患区域分类

轻度水患区位于推测的地下水位（标高+1108 m 左右）之上，物探发现明显的低阻异常区域，但这些水患区域面积不大，剖面深度不深，含水量不大，推测存在的主要水患为地表水及采空区积水沿局部发育节理裂隙渗入。

中度水患区位于推测的地下水位（标高+1108 m 左右）之下，由于地表水可沿该地段大量渗入地下，形成富水区域。此标高以下，为中度水患区域，含水量大；煤层底板下茅口灰岩中有岩溶地下水的主要运移通道，岩溶顶板受破坏后有突水危险。

重度水患区域位于剖面1、6、7 区域，下部岩溶构造、岩溶空洞和老空区，断裂构造发育，含水性强，上部地表水与下部富水区域具有贯通现象，形成岩溶管道，使上部地表水能经岩溶管道补给到下部的岩溶空洞和老空区，此区域属水害重点防治区域。建议在此段应进行重点防范，做好探水、防水、排水等工作。

3.2 断层附近水患分布情况

（1）F1断层周围水患分布情况

断层的透水性主要受断层的力学性质、两盘的岩性条件、构造岩胶结程度、构造岩抗压强度、断层带水动力的大小及采矿活动等因素的影响。

根据实际物探结果，该断层的南部水患较严重，断层的北部为轻度水患区。综合来看本断层基本上都是水患严重区域和水患中度区域。

（2）F2断层周围水患分布情况

通过此次地面物探，结合二采区F2断层南部掘进巷道在2013年10月1日进行的井下物探，结论为低阻异常区，探明该处为严重水患区，综合判断F2断层附近南部为严重水患区域，故在采掘前，应严格执行“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的措施。

4 水害防治措施

1）采空区水害防治

老窑水的防治关键是对其进行水文地质补充调查。根据本区域的地质概况和水文地质条件，结合实地探测结果，调查和探测出老空区位置、开采深度、开采面积及充水情况，并不断加强监测监控，采取对应措施加以治理〔2〕。适时将调查和预测结果绘制在采掘工程平面图上，按照相关规定划出相应的积水线、探水线、警戒线，如若发生透水征兆，应提前实施探放水，使之形成安全区域。

2）断层附近水害防治

本矿适合采用疏水降压的方法过断层。在石门过断层时，如果断层破碎带宽且含水丰富，则可采用注浆的方法先对断层破碎带进行预注浆，待浆液凝固后，再采用疏水降压的方法，降低巷道围岩中的水位，保证石门安全通过断层。如果断层破碎带窄且涌水量不大，则可考虑采用疏水降压的方法，使水压降至安全水位以下，再进行采掘工作，减少或消除采掘工作面的涌水、淋水，改善作业条件。

5 对策及建议

1）开展水害隐患排查与治理

煤矿企业应该提供人力、财力、物力，保证本单位对水害的监管和治理，确保三专落到实处。定期开展水害隐患的预测预报，采用以钻探方法为主，配合物探、化探等方法进行探测，物探成果必须经钻探方法验证后，方可作为矿井设计、施工的依据〔3〕。查清掘进巷道或回采工作面内断层、陷落柱和含水层（体）富水性等地质构造情况，并及时治理。

2）制定并落实防治水各项措施

根据《煤矿防治水规定》并结合矿井自身情况，按照要求设置必要的防水隔离系统；配备与矿井自身涌水量相适应的排水系统；在必要时采取疏水降压、注浆加固等措施预防水灾事故的发生。

3）明确水害防治重点和责任

根据“十一五”期间的水灾事故统计，主要有老空水、地表水、岩溶水、冲积层水和其他水害，其中92.1%以上都发生在老空区，根据以往事故教训，重点防治采空区水。充分掌握采空区以及旧巷道的积水情况，并结合本矿实际，健全防治水机构和人员，并落实水害防治责任制度，从而采取有效安全措施，杜绝事故发生。

〔1〕郭美安.“十一五”期间（2006-2010年）全国煤矿水害事故分析报告〔S〕.中华合作时报，2011.

〔2〕黄 磊.李耀伟.张村煤矿水害分析及防治〔J〕.水力采煤与管道运输，2008.

〔3〕李伟民.矿井水害的预防和处理〔J〕.煤矿安全，2009.