神南矿区红柳林煤矿水害及防治水工作探讨

路波

摘 要：神南矿区位于神府煤田的南部，矿区内煤层稳定，埋深浅，地质条件简单，易开采。煤矿水害是矿区内影响煤矿安全生产的主要因素之一，煤矿防治水工作是矿区内灾害防治的重要内容。文章主要介绍了现在神南矿区煤矿水害的特征，并结合当前煤矿防治水工作的技术水平及手段对矿区防治水工作路线进行了详细分析，提供了水害防治的相关方法和技术，帮助矿区内煤矿水害防治工作的顺利开展。

关键词：神南矿区；煤矿水害；工作路线

中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）24-0173-02

神府煤田位于陕西省最北端神木、府谷两县境内，是中国和世界特大煤田之一，占全国探明储量的15%。红柳林煤矿位于神府煤田的南翼，地跨神木县店塔镇、麻家塔乡，井田面积138.6 km2，煤层赋存于侏罗统延安组，主采煤层为1-2、2-2、3-1、4-2、4-3、4-4、5-2等煤层，煤炭总资源量约19亿t。现结合矿区内水害特点和防治水工作中已采取的方法和手段对矿区内的防治水工作进行分析。

1 红柳林煤矿水文地质条件及水害特征

1.1 水文地质条件

神南矿区位于陕北黄土高原与毛乌素沙漠的接壤地带，全区以黄土梁峁及沙丘地貌为主，形成特有的水文地质特征和充水条件，区内含水层主要包括以下几种类型。

1.1.1 第四系松散孔隙潜水含水

第四系全新统冲积层孔隙潜水含水层组：含水层为中细砂及砾石层，厚3.05～4.75 m，水位埋深0.5～4.40 m，一般2 m左右。

第四系上更新统萨拉乌苏组冲积、湖积层孔隙潜水含水层：含水层厚0～24.70 m，平均厚度为9.8 m，水位埋深2.8～10.5 m，是区内主要含水层和透水层。

1.1.2 风化基岩裂隙含水层

风化砂岩含水层厚度为9.10～54.80 m，平均厚约26 m。其岩性由一套黄绿色、灰绿色中粗粒砂岩、砂质泥岩及粉细砂岩组成。含水层底部为中粗粒含砾长石砂岩。

1.1.3 延安组砂岩承压含水层

本组地层为中细粒砂岩，粉砂岩及砂质泥岩为主，厚度21.75～114.13 m，平均66.5 m。本含水层富水性弱，渗透性差，为一极弱含水层。

1.1.4 烧变岩含水层

主要分布在各煤层南部露头线附近或沟谷区，烧变岩含水层厚度8.42～18.65 m，平均厚度12.69 m，富水性中等。

区内隔水层主要包括以下两种类型：

①第四系中更新统离石组黄土隔水层。本组地层在矿区内不连续分布，厚度变化较大，岩性以黄褐色亚粘土、亚砂土为主。②新近系保德组红土隔水层。在矿区内连续分布，厚度0～103.37 m，一般50～80 m，总体呈南北薄，中部厚。岩性为棕红色粘土、亚粘土，红土一般结构致密，裂隙较少，隔水性较好。

1.2 主要水害分布及特征

根据矿井水害的水源将矿井主要水害分为地表水、松散层水、基岩含水层水、上覆煤层采空区水、周边小窑采空区积水、烧变区水，分别具有如下特征：

①地表水水害：主要为分布于地表的冲沟、河流和水库，除考考乌素沟、芦草沟等为常流水外多为季节性流水；

②松散层水水害：神南矿区多数区域有厚层砂层覆盖，具有良好的渗水和储水条件，局部排泄不畅的区域容易形成极富水区，水力流动容易造成水砂涌出；

③基岩含水层水水害：大部分区域基岩含水层含水性较弱；

④上覆煤层采空区水水害：为矿区内开采上覆煤层时形成的采空区，因上部岩层塌陷容易沟通上部含水层或潜水，对下部煤层的开采构成威胁。

2 防治水方法和技术手段

随着现代科学技术水平的提高，在煤矿水害防治方面取得了迅猛发展和较大成就，新技术、新装备、新材料、新工艺不断推出，为防治水工作能力的提升奠定了坚实的基础。常见的技术手段主要有物理勘探、钻探、防隔水煤柱留设、注浆封堵、浅部截流、地面防渗处理、大功率强排水泵等，其中物理勘探因其操作简单，成本较低，探测范围大等优点得到越来越广泛的应用。物理勘探根据其原理可分为直流电法、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法、三维地震勘探法等。

①直流电法是以地壳中不同岩、矿石的电阻率差异为物质基础，通过观测、研究人工建立的稳定电流场在地下岩、矿石中的分布和变化规律以达到找矿、研究地质构造和寻找地下水的一种电法勘探的方法。主要用于浅部（小于200 m）的水文勘探工作，如：第四系含水层、覆盖层厚度、断层裂隙带、岩溶、采空区等的勘查。

②瞬变电磁法勘探原理探测原理是在发送回线中通以稳恒电流，这样在回线中及周围一定区域内便产生了一次稳定磁场。根据电磁感应原理，当一次电流关断后，在大地中感应出二次涡流场。在地中，良导体内部所激发的涡流场较强、不良导体中的涡流场较弱，可通过分析二次场随时间的衰变规律，来探测地下地质体的分布情况。主要用于中深部（小于1 000 m）水文勘探工作，如：砂岩富水区、断层裂隙带、岩溶裂隙、采空区等的勘查。

③可控源音频大地电磁法的原理与常规大地电磁测深（MT）类似，是针对天然电磁场信号弱的特点，采用可控制人工发射源方式，利用发射电偶极AB（一般1～3 km）向地下发送不同频率的交变电流，形成交变电磁场，在距离场源足够远的地方通过测量相互垂直的电场信号Ex和磁场信号Hy，根据公式求得地下介质的视电阻率和阻抗相位。可用于中深部（可达1 500 m）水文勘探工作。

④三维地震勘探方法：三维地震勘探方法是在地面上布置一条条的测线，沿各条测线进行地震勘探施工，采集地下地层反射回地面的地震波信息，然后经过电子计算机处理得出一张张地震剖面图。

3 矿区防治水工作路线

煤矿水害的防治工作主要以预防为主，然后再结合其它防治方法，遵循预测和预报，有疑问必探，先探后掘，先治后采的基本原则。形成首先进行水害隐患排查，然后有针对性的进行水害治理并采取必要的防治措施的防治水工作路线。

3.1 水害隐患排查

采用三维地震勘探结合钻探验证的方法查找矿区内小煤矿采空区，采用可控源音频大地电磁法结合钻探验证的方法确定烧变区边界，采用瞬变电磁法结合钻探验证的方法对煤层上覆含水层、松散层水等异常富水区域进行圈定。煤矿开采留下的采空区要标明积水范围、积水量，定期对矿区内地表水进行调查，查明水库蓄水边界和蓄水量，查明冲沟及河流的流速、流量等基本水文情况。

3.2 水害治理措施

地表水因流量大并可能造溃水溃砂，对矿井危害较大，一般采取筑坝拦截、铺膜防渗、留设防水煤柱的方法进行防治；小煤矿采空区、煤层上覆采空区、松散层水、基岩含水层水在采用物探手段大体查清的基础上采用钻探的手段进行探放，达到设计探放水目的后可以进行采掘作业。

3.3 防治水措施

根据矿井实际情况建设强排水泵房，安装大功率强排水泵，确保矿井发生超预期涌水量的抗灾能力；安装矿井水情在线监测系统，对矿区内主要水体进行实时监测和预警。

4 结 语

矿井的水害防治是一项综合性的工作，所以需要结合煤矿的实际情况，进行开采条件和安全技术等方面的论证，有效地提高矿井水害防治的工作效率和质量，实现高质量的开采。

参考文献：

[1] 宣以琼.安徽省煤矿水害防治现状与对策[J].煤矿安全，2010，（5）.