平禹一矿防治水研究

摘要：依照研究资料分析了平禹一矿的水文地质和矿井充水条件，得出了矿井突水规律，提出了水害防治措施，为矿井防治水工作提供了一定的辅助。

关键词：煤矿 水害 防治水

1 矿井概况

一矿位于禹州市北10km，行政区隶属朱阁乡、古城乡。多条高速公路在矿区南部经过，交通便利。矿区为北西～南东走向，呈带状分布，东西长约8km，南北宽0.35～2.40km，面积为11.0428km2。本井田西依丘陵，东临平原，地势由北西向南东微倾斜，地面高程208.70～120.00m。西端为北西～南东走向的断续状岗式堆积和剥蚀残丘，于平禹一矿工业广场附近逐渐消失，其余为平坦的耕地。矿区范围内无大规模的地表水体，地面是利于排掉地表水的冲沟构造，有利于大气降水的迳流和排泄，仅丰水期构成迳流，殿池李村西北的冲沟内建筑蓄洪土坝（桐树张水库）及黑马水库等，主要是水量不充足的小型塘坝，旱季基本进入枯水期。一常年性河流——颖河，远离矿区，位于井田以南7km处，自上游白沙镇和禹州市北关筑坝蓄水后，河道下游已基本断流。

2 矿井水文地质

井田主要断裂构造为东北部魏庄正断层（F5），北西～近东西呈孤形分布，有60～70°的北东倾向，落差为100～520m，有断盘构造，南为上升盘，北为下降盘，使区内二1煤层与外部碎屑岩对接，水文地质条件单一。西南部分布着南升北降、呈北西走向的肖庄断层（F3），该断层有55～75°的北东倾向，区内落差是0～350m。两断层构成本矿区浅部及深部水文地质单元的自然边界。

3 矿井充水条件

3.1 矿井充水水源

①寒武系灰岩岩溶裂隙承压水。

平禹井田水文钻孔地带的寒灰水，因水压高，可普遍自流，水位标高能达到130～137m，在平禹一矿正常排水条件下，寒灰水位保持动态稳定。在-200m开采水平，开采二1煤承受的水压在3.3～3.4Mpa左右。根据焦作、邯郸、邢台及开滦等矿区开采受岩溶水威胁的二1煤经验，如果没有导水构造（断层、陷落柱）或封闭不良钻孔，在这样的水压条件下，寒灰水是不可能突破80m厚的地层（隔水层和含水层组合）进入采掘工作面的。但平禹一矿断层构造发育，二1煤底板隔水层存在着潜在的导水通道，使得寒灰水成为威胁矿井安全生产的最危险突水水源。至2008年12月底，寒灰水突水事件已出现过六次，最大突水量为38056m3/h，是焦作矿区最大突水量的2.6倍。六次突水事件严重破坏了矿井的正常生产秩序。

②石炭系太原组下段灰岩裂隙岩溶承压水。

太原组薄层灰岩最多11层，为岩溶裂隙构造，水量分布不均，局部有大量岩溶水。下段含水层是（L1～L6）的6层灰岩，最稳定的岩层是L1-4，13.5m厚，上距二1煤层42m。最稳定岩层附近区域分布着水压较高的寒灰水，作业时若操作不慎，使赋存寒灰水的区域与最稳定岩层之间形成了导流通道，就会导致严重的寒灰水突水事故，不仅破坏矿井的生产秩序，还可能造成人员伤亡。

③石炭系太原组上段灰岩裂隙岩溶承压水。

L7～L11分布着5层灰岩，较稳定岩层是L8-9，15m厚，上距二1煤12～16m，是二1煤层顶板冒落带或底板破坏带范围内、开采后水可以直接涌入矿坑。直接充水含水层与煤层之间仅有一层较薄的隔水层，在承压水头作用下，岩溶水从断层、裂隙构造涌入矿井，使二1煤底板发生突水事件。由于没有高强度水补给，因此该区域的突水事件多为小型突水，中型突水并不多见。

④顶板砂岩裂隙水，相对于煤层底板岩溶水水害而言，顶板水不构成威胁。

⑤老空水。

老空水威胁主要来自本矿的老采空区或老巷积水。随着开采深度和范围的增加，老空积水范围也逐渐增大。在采空区附近布臵采掘工程时，有引发老空水突水的危险。

总的来讲，煤层底板石炭系薄层灰岩和寒武系厚层灰岩岩溶承压水是矿井主要充水水源，而水压较高的寒灰水则是矿井严重突水事件的“罪魁祸首”，在生产中必须严加防范。

3.2 矿井充水通道

在27次底板巖溶水突水事件中，由岩溶裂隙为导水通道的突水共16次，占底板突水的59.2%；断层引起的突水4次，占底板突水次数的14.8%；采动裂隙引起的突水6次，占底板突水次数的22.2%；钻孔引起的突水1次。岩溶裂隙、断层、采动裂隙和封闭不良钻孔是煤层底板岩溶水充水通道。

4 矿井防治水建议

防治水工作的重点是防治太原组下段灰岩含水层突水。建议：加强地质及水文地质工作，坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”原则，采取“防、堵、疏、截、排”综合防治水措施。选用物探、钻探、化探、水文地质实验等手段查明采区、工作面水文地质条件。加强防隔水煤柱的留设，不接近高压强含水层。对浅部岩溶裂隙含水层进行帷幕注浆截流，对含水层进行疏放降压，使水压降低到对隔水层不会发生突破的安全水头值以下。对强含水层和富水的导水构造带进行注浆改造，使其成为不仅不会发生突水的地层，而且改造成为隔水保护层。

参考文献：

[1]邓寅生，王焕忠，文广超，等.煤矿水害防治信息化[M].北京：煤炭工业出版社，2011.

[2]许江涛.张村矿防治水研究[J].山东工业技术，2014（16）.

[3]林刘军.渑池煤田顶板水害研究[J].科技视界，2013（13）.

作者简介：许江涛（1984-），男，硕士，助教，主要从事地质与测量的教学与科研工作。