蔚县矿区主要水害类型及防治水对策

【摘要】简要介绍了蔚州矿区的主要水害类型及防治对策。

【关键词】蔚州矿区；水害类型；防治对策

蔚县矿区是位于河北省蔚县境内，矿区面积约264Km2，含煤地层为侏罗系，主要可采煤层为1、5、6煤层，地质储量14.93亿吨。区内主要发育有第四系冲积层中、下部砂砾石孔隙承压含水层，煤系地层上部后城组砂岩裂隙含水层，煤系砂岩裂隙含水层，煤系基底奥陶系灰岩溶隙含水层。

1、主要水害类型

1.1第四系冲积层含水层水害

第四系覆盖全矿区，西北薄，东南厚，受古地形影响，各地段厚度有所差异，介于32--454m。

冲积层含水层主要分上中下三段，其中中下段富水较强，含水层厚度6--23.45m，岩性为砂砾石、砾石，含水性中等--丰富。在矿区北部、西北区，大气降水直接补给冲积层含水层。

兴源矿在凿主井过程中，采用普通法施工，涌水量达330m3/h而无法施工。北阳庄矿建井过程中也曾因通过冲积层底部砂砾石含水层时，水大被迫停工重新冷冻。位于矿区中南部的单侯矿、南留庄矿因上覆基岩较薄，开采上部煤层导冒带高度将波及冲积层底部砂砾石含水层，威胁矿井安全。

1.2煤系顶部砂岩裂隙水水害

主采煤层5煤、6煤开采后导冒带高度将波及煤系上部砂岩含水层，因沉积厚度的变化，局部区域导冒带高度波及后城组砂岩含水层。在新矿井或新区域尤为明显，成为工作面老塘水的主要水源。随着开采区域的扩大、开采深度的加深，煤系砂岩水对采掘活动影响程度越来越大。如果处理措施不当，安全防范措施不到位，可造成淹巷、淹面事故。

1.3煤系基底奥灰水水害

蔚县矿区发育的奥陶系灰岩为下奥陶（O1），为煤系基底，是下部煤层开采底板充水的主要直接充水含水层。矿区中南部的广大范围内赋存有奥陶系灰岩，由北向南逐渐加厚，一般厚度40-80m，据钻孔资料岩溶裂隙一般发育在灰岩顶界面以下60m段距内。依据钻孔简易水文地质观测及钻孔抽水试验资料，灰岩存在多个富水区和径流带，这些区域岩溶裂隙发育，富水性强，单位涌水量q>2.0l/s.m，渗透系数13.9--23m/d。

原始状态下，奥灰水压约3MPa。由于距离主要可采煤层均较近（6煤距离奥灰约50--70m，5煤距离灰岩30--50m，1煤距离灰岩2--15米），上部煤层采掘活动局部受奥灰水影响，中下部煤层在没有采取防治水措施之前无法进行采掘活动。奥灰水害是蔚州矿区的主要水害。

1.4老空水水害

蔚州礦区老空水水害主要是指小窑老空水及本井田内部上覆老空水。因煤层埋藏浅，小煤窑众多，非法开采，乱采盗采、超层越界非常严重，多数小煤窑巷道和大巷贯通。近年来小煤窑多数关停，没有排水，缺少基础技术资料，给矿井防治水工作带来很大困难，严重威胁着大矿的安全。

老空水以各种形状存在于采掘工作面周围，既可以形成大片积水区，也可能零星分布，水量大小不一，但均属于管道流，流动迅速，一旦意外揭露或接近，就能在短时间内突然溃出，水大时可达几万方到十几万方。

1.5钻孔水水害

主要是指勘探阶段尤其1962年以前施工的封孔质量差的钻孔，也包括生产阶段施工的不同类型的井下钻孔，没有封闭或封闭不良的钻孔。因封闭不良造成虚孔，串通顶板或底板含水层，当采掘工作面接近或揭露虚孔时发生突水或出水，造成冲垮工作面或局部淹巷道。

2、防治水对策

加大科技投入，走产学研之路，深化矿井防治水工作，不断推广新技术在矿井防治水方面的应用。要做好防治水工作，必须依靠科学技术，在生产过程中加大科学投入，深入分析研究矿区、矿井水文地质条件，尤其分析研究灰岩富水区、径流带，这些因素将决定防治水技术措施的选择以及影响防治水效果。同时采用新技术，找到适合本地区的有效的探测手段。

2.1在冲积层水害方面主要是利用物探、钻探等手段对基岩面进行有效控制，严格按照《煤矿防治水规定》及三下采煤规定留设冲积层防水煤柱。同时加强对采后导水裂缝带高度的实测工作，为冲积层防水煤柱的合理留设和储量挖潜工作提供科学依据。冲积层防水煤柱一经留设，任何采掘工程不得随意进入。

2012年4月蔚州矿区兴源矿委托中国矿业大学资源学院承担该矿井四采区薄基岩冲积层水害防治及导水裂隙带高度研究工作，在对6402工作面导水裂隙带最大高度监测的基础上确定了四采区薄基岩区6煤开采高度。按照实测结果留设防水煤柱，避免了冲积层水害，实现了上覆薄基岩区的安全开采。

2.2在煤系砂岩水害防治方面主要是通过物探、钻探手段探明开采煤层上覆导冒带高度内砂岩含水层富水性，掘进阶段对于富水区采取局部疏降方式，在回采阶段，增大排水能力、在适当位置配以泄水巷以达到本质安全型开采。

2.3在煤系基底灰岩水防治方面，针对蔚州矿区薄底板灰岩的特点，采用疏水降压与局部底板注浆加固结合的技术措施，以保证采掘安全。我单位先后和西安煤炭科学研究院、中国矿业大学，华北科技学院等科研院校合作，开展带压安全开采及疏水降压技术研究工作。

根据蔚州矿区的经验，一般情况下奥灰水易于疏降，采取疏水降压与局部底板注浆加固的方法能够保证采掘安全。单侯矿、南留庄矿、北阳庄矿首采区通过疏水降压，实现了安全回采。

对矿井开、掘工程通过断层破坏、距离奥灰含水层相对距离近区域，回采工作面局部突水系数较大区域，奥灰含水层富水异常地段采取底板预注浆加固措施，改造煤层底板隔水岩柱，提高其阻水能力，防止水害事故发生。

2.4在对老空水的防治上，主要是加强水文地质基础工作，千方百计调查、收集地质、水文地质基础资料，做好超前预测预报，并严格执行“有疑必探、先探后掘”的探放水原则，这样就可以较好的避免老空水害。

自2012年蔚州矿区引进矿井全方位探测仪以来，随着不断实践、总结，目前在超前探测尤其老空水的超前探测中积累了较丰富的经验，准确率到达近70%。通过使用这种探测方法，减少了钻探工程量和劳动强度，提高了钻探效率，较低了生产成本。

2.5钻孔水害防治方面：主要是核对封闭不良钻孔揭露含水层情况，采取不同的防治措施。一般在设计巷道时要适当避开封闭不良钻孔，当不能避开采掘至封闭不良钻孔附近时，采取留设防水煤柱、井下钻孔探明、封堵等措施，必要时在地面重新封孔，确保安全生产。

3、结束语

蔚州矿区水文地质条件极其复杂，在生产过程中受到多种水害的威胁，在防治水实践中，积累了较丰富的经验，使矿井防治水技术日趋成熟和完善，其中积极走产学研之路、推广新技术应用，并在实践中不断完善和发展防治水技术，是近几年来蔚州矿区在防治水工作中取得较好成绩的技术依托，但由于矿井水害的隐蔽性、复杂性以及认识的局限性，使得防治水工作任务仍然十分艰巨，有待于在今后的防治水实践中有针对性的加以解决。

作者简介

王桂臣（1966.8-），男，河北献县人，本科，研究方向：矿井地质、矿井水文地质工作，工程师，现任职开滦集团蔚州矿业公司生产技术部地测科长。