浅析鹤岗矿区煤矿水害防治技术的应用

刘士君，程英好（.黑龙江龙煤矿业集团股份有限公司，哈尔滨50090；.中国煤炭地质总局水文地质工程地质环境地质勘查院，河北邯郸056004）



浅析鹤岗矿区煤矿水害防治技术的应用

刘士君1，程英好2
（1.黑龙江龙煤矿业集团股份有限公司，哈尔滨150090；2.中国煤炭地质总局水文地质工程地质环境地质勘查院，河北邯郸056004）

摘要：通过对鹤岗矿区水文地质特征的分析总结，确定鹤岗矿区煤矿主要水害类型为地表水、老空水、含水层水、断层水等，结合《煤矿防治水规定》“防、堵、疏、排、截”的综合治理措施，对不同水害类型提出了相应的防治措施，为煤层安全开采提供了技术保障。

关键词：鹤岗矿区；水文地质特征；水害类型；防治技术

1　鹤岗矿区概况

鹤岗矿区是黑龙江省的四大煤矿区一，现下属9个生产煤矿，由南到北为峻德矿、兴安矿、富力矿、新陆矿、南山矿、益新矿、振兴矿、新岭矿、兴山矿，矿井总设计生产能力1 670万吨/年，核定生产能力1 468万吨/年。开采面积91平方公里，南北长26km，东西宽3.5km。现有煤炭地质储量15.1亿吨，可采储量8.44亿吨。煤种以1/3焦煤和气煤为主，兼有部分主焦煤等。鹤岗矿区水文地质条件复杂，依据地质及水文地质条件，研究切实可行的矿井水害防治技术，制定合理可靠的水害防治措施，是势在必行的。

2　矿区水文地质特征

鹤岗矿区水系属于松花江水系，矿区内主要河流有石头河和小鹤立河，属于梧桐河的支流，石头河流经兴山矿西部、新岭矿中部、益新矿及振兴矿西部，由南山矿东部靠山河转东汇入梧桐河，一般流量0.3～1.5m3/s，最大流量73 m3/s，最小流量0.2 m3/s，南翼桥南70m处历史最高洪水位标高为+274.395m。小鹤立河流经富力矿、兴安矿及峻德矿西侧，最大流量240m3/s，最小流量0.385 m3/s，平均10.6m3/s，兴安北大桥处历史最高洪水位标高为+248.8m。

2.1主要含水层

A.第四系砂砾石孔隙含水层，广泛分布于煤系及其他地层之上，主要由粗砂、砂砾及砾石组成，分布于整个矿区，一般地形高厚度薄，地形低厚度大，总体上含水层厚度由西北向东南逐渐加厚，在南部峻德兴安矿，该含水层的厚度为3～60m，单位涌水量一般2.016～4.95L/s·m，富水性强，水化学类型以HCO3 -Ca·Na型为主。

B.新近系砂岩孔隙含水层，分布于峻德矿的东南部，含水层以粗、中及细砂岩及砾砂岩为主，自北东向南西，砂岩层数减少减薄，砂质泥岩层数增多增厚，厚度一般为44.85～135.30m。地下水水位埋深自北、中部向南渐深，为18.22～28.76m，单位涌水量为0.222～0.779l/s·m，富水性中等，渗透系数0.41～1.70m/d。

C.东山组集块岩裂隙含水层，分布于鹤岗矿区的东部，厚度0～628.77m，西部缺失，向东逐渐增厚，含水层岩性主要为绿色、紫色安山质集块岩或角砾岩，富水性不均一，一般裂隙不发育，富水性弱，单位涌水量一般0.0178～0.96L/s·m，局部顶部风化裂隙发育，部分断裂构造带裂隙发育，富水性较强。

D.石头庙子组砾岩裂隙含水层，主要分布于矿区中东部，岩性以砂岩和砾岩为主，硅质胶结，致密坚硬，厚度变化大，为0～711.62m，总体由中部往东部厚度逐渐增厚，埋深逐渐加深，矿区西部地层缺失，单位涌水量为0.000096～0.454L/s·m，一般裂隙不发育，富水性弱。但在断裂构造带，裂隙发育，能沟通上覆含水层，接受其补给，富水性较强。

E.石头河子组砂岩裂隙含水层，石头河子组砂岩裂隙含水层分布于全矿区，矿区西部有煤层出露，自西向东埋深逐渐加大，含水层岩性为细-粗砂岩、含砾砂岩及粉砂岩等，总厚度1 200m左右。在矿区的西部埋藏浅，上部风化裂隙发育，单位涌水量为0.007～1.0 L/s·m，富水性中等，局部地段为弱富水性或强富水性。矿区深部区，单位涌水量0.00009116～0.1178 L/s·m，富水性一般较弱，局部地段富水性中等。

F.基底花岗片麻岩裂隙含水层，为煤系地层的基底，隐伏出露于矿区外围的西部丘陵区，自西向东埋深逐渐加大，岩性主要为花岗岩、花岗片麻岩、石英岩及角闪片麻岩等，浅部风化裂隙较发育，泥质充填，连通性差，一般富水性较差，单位涌水量为0.0057～0.1035L/s·m。

2.2主要隔水层

A.新近系底部泥岩相对隔水层，新近系底部有一层厚约0.4～28.75m的泥岩和粉砂岩，可视为隔水层，主要分布在鹤岗矿区南部的峻德矿南部，但其发育不稳定，仅在局部地段分布，且厚度变化较大。

B.东山组底部粉砂岩相对隔水层，岩性以粉砂岩为主，胶结致密，在构造正常地段，裂隙不发育，透水性较弱，阻止两含水层的水力联系，但因其发育不稳定，且砂质含量高，并以脆性岩石为主，因此，可视为相对隔水层，矿区平均厚度约50m。

C.石头河子组顶部泥岩、粉砂岩隔水层，石头河子组上部，岩性为泥岩、粉砂岩夹砂岩、砾岩，岩性致密，正常地段裂隙不发育，一般不含水或富水性极弱，仅局部断层带裂隙较发育，富水性弱。该层主要分布在矿区的东部，厚度沿地层倾向逐渐增大，厚度一般为20～120m，在兴安矿的中东部地区受断层影响沉积厚度可达240m以上，对于上部石头庙子组南岭砾岩裂隙水具有相对较好的阻隔作用，总体可视为相对隔水层。

D.石头河子组煤层间泥页岩、粉砂岩隔水层，本区煤层间主要地层岩性为中-粗砂岩、粉细砂岩、泥岩，局部见含砾砂岩，渗透性差，隔水性较好，这些泥岩、粉细砂岩与各不可采煤层组成软硬岩组合，具有良好的隔水性能，为本矿区相对隔水层。

E.石头河子组下部泥页岩、粉砂岩隔水层，石头河子组底部可采煤层与老基底间无厚而稳定的区域隔水岩组，但其间相对隔水层主要为泥页岩或粉砂岩，渗透性差，可视为相对隔水层。根据区域资料，石头河子组底部可采煤层与老基底间隔水层厚度50～213m。

3　矿区主要水害类型

目前，鹤岗矿区有9个生产矿井均为水文地质条件复杂型矿井。

随着煤炭资源的开采，形成了大量的采空区和报废井巷。同时“上三带”高度也随之加大，破坏上部含水层的程度逐渐加大，加之小煤矿开采形成的采空区，煤矿水害类型也由单一型向复杂型转变。现水害类型主要以地表水体、老空水、含水层水、断层水等为主。随着矿井水害的加重，水患普查与治理难度也不断加大，给煤矿防治水工作带来了严峻的挑战。

4　矿区煤矿水害防治技术应用

4.1地表水的防治技术

第一，回填矿井开采形成的塌陷洼地、塌陷坑积水和地裂缝等。第二，对石头河影响矿井地段进行防渗处理，对石头河两岸低洼积水区和可能渗漏区回填，必要时进行注浆封堵。第三，对新老排水沟进行铺底、清淤、护坡，局部地段可建桥等工程，增强排水沟的抗灾能力，保证矿井范围内地表水正常疏排。

4.2老空水的防治技术

第一，严格坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则。第二，对水勘探测的影响安全生产的采空区积水区，进行钻探验证和疏放，确保安全生产。第三，分析采区上部及周边采空区及积水情况，采用物探探测、钻探验证方法，探测确定采空积水位置、范围，估算积水量，制定探放水方案，进行探放水。第四，按国家《煤矿防治水规定》相关要求，留设防（隔）水煤岩柱。第五，建立采空区及积水空间数据库，实现采空区及积水信息适时更新，对采空区积水危害性进行综合评价，拿出切实的治理方案，确保水患治理到位。

4.3含水层水防治技术

第一，根据对工作面上覆含水层分布及富水性综合勘探成果，结合相邻工作面的出水情况，分析存在的水害特点，预测工作面涌水量。第二，加强含水层的水位监测，监测采掘工作面上覆或邻近区域含水层水位。第三，对影响回采工作面较大的含水层水，可采用采前疏干或注浆封堵，保障安全回采。第四，采煤方法和采煤工艺技术。在突水危险性较强且含水层水不易疏干的情况下，可应用合理的采煤方法和采煤工艺控制导水裂缝带发育高度，达到安全开采的目的等。

4.4断层水防治水技术

第一，超前探放水技术。对于断层未与中等或强含水层导通，且本身具有含水性，断层水容易疏干，可采用超前探放水技术进行防治。第二，留设防（隔）水煤岩柱。对已查明的断层或断层组与中等或强含水层沟通时，因无法进行超前疏干，可对受水害威胁的煤量进行经济价值的核算，按规定要求留足防（隔）水煤岩柱避开断层的涌突水区域，达到减小矿井涌水量，减少排水费用的目的。第三，关键层段导水性能注浆改造技术。对已查明的断层或断层组与中等或强含水层沟通时，

厚煤层及巨厚煤层留设防(隔)水煤柱，并在地面或井下打钻注浆，对导水断层的关键部位采用注浆充填改造等综合治理手段，达到阻水效果。

5　结论

鹤岗矿区水文地质条件复杂，矿井防治水工作难度大，必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，针对不同的水害类型采用“防、堵、疏、排、截”的综合治理措施，扎实做好上述工作。同时，加强管理，建立水害监测系统，完善并落实防治水各项制度，做好采区精细化探测，结合具体情况采取相应的防治技术，达到安全开采的目的。

参考文献：

［1］中国煤炭地质总局华盛水文地质勘察工程公司.鹤岗矿区水文地质补充勘探报告［R］.邯郸：中国煤炭地质总局华盛水文地质勘察工程公司，2015.

［2］中国煤炭地质总局水文地质工程地质环境地质勘查院.黑龙江东部煤矿区防治水技术研究［R］.邯郸：中国煤炭地质总局华盛水文地质勘察工程公司，2015.

［3］武强.煤矿防治水手册［M］.北京：煤炭工业出版社，2011：678- 679.

［4］刘小娟.峰峰矿区矿井防治水技术与对策研究［D］.邯郸：河北工程大学，2012.

The Application of Water Disaster Prevention and Control Technology in Hegang Mining Area

LIUShi-jun1, CHENGYing-hao2
(1 Heilongjiang Longmei Mining Group Co., Ltd., Harbin 150090, China) 2.China National Administration of Coal Geology, Hydrogeology and Engineering Geology Exploration Institute, Handan 056004, China)

Abstract:Based on the the analysis of hydrogeological characteristics summarized in Hegang mine, the main water damage types include surface water,the old empty water, aquifer water, structural water, etc., combined with the comprehensive management measures of defense, blocking, sparse, row, cut proposed in coal mine water prevention regulations, this paper proposed appropriate technologies and measures to different water damage type, and provided technical support for safe-mining.

Key words:Hegang mining area; Hydrogeological characteristics; Water disaster type; Water prevention and control technology

中图分类号：TD745

文献标志码：A

文章编号：1674-8646（2016）02-0142-03

收稿日期：2015- 12- 28

作者简介：刘士君（1973-），男，黑龙江鹤岗人，硕士，高级工程师，从事煤矿防治水、水文地质及工程地质工作。