新疆苏勒萨依井田煤田充水因素及防治水建议

2016-04-14赵海滨山东省第一地质矿产勘查院山东济南250014

地球 2016年1期

关键词：导水井田涌水量

■赵海滨（山东省第一地质矿产勘查院山东济南250014）

■赵海滨
（山东省第一地质矿产勘查院山东济南250014）

煤矿防治水是煤矿安全生产工作的关键一环，分析好煤矿的充水因素对煤矿的防治水工作具有重要指导意义。该文以苏勒萨依井田为例，分析了井田的各种充水因素，提出了防治水的建议。

充水因素防治水措施建议井田开采苏勒萨依煤田

0　引言

煤炭是工业的粮食，是国民经济发展的基础。煤矿开采在给人们带来便利的同时，其安全生产形势亦不容乐观。而煤矿防治水是煤矿安全生产工作的一个关键环节，做好该项工作，不仅可以挽救人们的生命和财产，还可以促进国民经济的健康发展。

1　井田概况

井田位于伊宁盆地北部，东距潘津乡8.5km，距伊宁县城25km，西距霍城县城18km，南距自治州首府伊宁市22km。井田属科古琴山南麓的侵蚀剥蚀丘陵地貌，地势北高南低，东高西低，由东北向西南倾斜。海拔标高+741.60m～+1060.3m，一般相对高差50～150m。

区内地层由老至新依次有：中生代三叠系上统小泉沟群赫家沟组；中生代侏罗系八道湾组、三工河组、西山窑组；新生代古近系、新近系和第四系。含煤地层为中生代侏罗系西山窑组、三工河组和八道湾组，全井田含煤22层，自上而下编号为煤8-煤30，可采及局部可采煤层12层，主要可采煤层有6层(煤21-1、煤21-2、煤26、煤27、煤28、煤29)，均为稳定～较稳定型的中厚～特厚煤层，结构简单～较简单。煤层总厚37.47～195.37m，平均102.79m；其中六层主要可采煤层，厚度为31.53～156.10m，平均86.10m[1]。

2　井田充水因素

2.1充水水源

2.1.1大气降水

区内年平均降水量362.78mm，井田内大面积被第四系黄土所覆盖，加之沟谷发育，地势高差大，雨季的雨水和春季的冰雪融水除少量沿裂隙孔隙渗入地下外，其余大部分顺地形坡度向南部排泄于井田外。因此，大气降水对矿井的直接充水影响不大，但可通过塌陷区成为直接充水水源。

2.1.2地表水

井田东部常年性河流皮里青河水与井田之间虽有煤矿相隔，不会成为直接充水水源，但可通过该河西侧煤矿的采空塌陷区及北部F4断裂带，成为间接充水水源。

井田中部苏勒萨依河和西部库勒萨依河虽为季节性河流，一般不会成为直接充水水源。但开采阶段，若在北部河谷地段的煤21-1浅埋、烧变或塌陷区与河水沟通，可成为直接充水水源。

2.1.3地下水

井田内F4断裂带水及烧变岩空洞裂隙水为主要充水因素，其它为次要因素。

（1）侏罗系粗碎屑岩类孔隙裂隙地下水富水性弱，可通过冒裂带成为间接充水水源，充水强度小。

（2）F4断裂带与烧变岩、皮里青河水有一定水力联系，富水性中等，可通过断裂所接触开采煤层的节理裂隙成为主要充水水源之一。

（3）井田西北部煤21-1～煤23-2火烧区，烧变岩孔洞裂隙发育，含水层富水性中等，易受F4断裂和大气降水的补给，有形成宛如“地下水仓”的可能，是西北部开采煤21-1的最大充水水源。

2.1.4老窑积水

在井田东部矿界外，沿皮里青河西岸至今已有200多年的采矿史，不同时期的老窑、采井及塌陷坑较多，会有一定的积水，在井田东部开采时，可成为间接充水水源。

2.2充水通道

2.2.1断裂构造

F4断层构成井田的北部边界，该断裂近东西展布，向东通过皮里青河，向西且沿北部边缘火烧区与井田西北部烧变岩带积水区相沟通。该断层虽为逆断层，但经71-8钻孔抽水试验，该断裂具有一定的导储水性，是矿床充水的主要通道。

2.2.2封闭不良的钻孔

封闭不良的钻孔是典型的人类活动留下的导水通道，该类通道隐蔽性强、垂向导水畅通，不仅使垂向上不同层位的含水层之间发生水力联系，而且当井下采矿活动接近或揭露钻孔时，会产生突水事故。由于封闭不良的钻孔在垂向上串通了多个含水层，因此，一旦发生该类突水事故，不仅初期水量大，而且会有比较稳定的补给量。该井田施工了大量钻孔，部分钻孔由于技术设备、材料质量、施工条件、生产需求及历史背景等原因，未封孔或封孔质量差，是不可忽视的导水通道。

2.2.3采动裂隙

当煤层开采后，采空区上方的岩体失去平移，引起垮落、开裂和移动塌陷，直到充满采空区为止，从而形成煤层上部岩体三个不同的破坏带（冒落带、导水裂隙带、弯曲沉降带），其中冒落带和导水裂隙带合称为冒裂带，导水性效果好；弯曲沉降带通常起隔水作用。同时，随着采煤的进行，煤层底板的承压水与岩体之间的天然平衡受到破坏，在煤层底板隔水层之上形成临空边界并产生应力释放后，在矿压和水压的作用下，煤层底板必然受到不同程度的破坏，形成新的破裂面或使原有闭合裂隙活化。根据破坏程度的不同，煤层底板岩体从上到下也可划分为三个地带（底板导水破坏带、完整岩层带、承压水导升带）。底板导水破坏带是指由于采动矿压的作用，底板岩层连续性受到破坏，导水性发生严重改变的层带，该带的厚度即为底板导水破坏深度。其中，上部的底板导水破坏带和下部的承压水导升带构成采动条件下的底板导水通道。

2.2.4地震裂隙通道

该井田位于地震活动带，受地震活动的影响，可形成新的裂隙，破坏各含水层之间的隔水性，形成新的导水通道，增加矿井涌水量。根据开滦唐山矿在唐山地震时矿井涌水量和矿区地下水水位观测资料：地震前区域含水层受张时，区域地下水水位下降，矿坑涌水量明显减少；地震发生时，区域含水层压缩，区域水位瞬时上升数米，矿坑涌水量瞬时增加数倍；强烈地震过后，区域含水层逐渐恢复正常状态，区域地下水逐渐下降，矿井涌水量也逐渐减少。震后区域含水层仍存在残余变形，所以矿井涌水在很长时间内恢复不到正常涌水量。矿井涌水量变化幅度与地震强度成正比，与震源距离成反比。

2.3井田涌水量

该井田采用大井法预算开采煤21-1时矿井正常涌水量为492m3/h，最大涌水量为738m3/h；开采煤27-29时矿井正常涌水量为231m3/h，最大涌水量为347m3/h。

3　井田防治水建议

3.1系统调查，全面掌握各种充水隐患

有效防治水的前提，是摸清家底。只有在充分掌握家底的基础上，才能有的放矢的开展后续防治水工作。为此，必须要对井田及周边的各种充水隐患核实清楚、细致到位。

首先，要分析利用好现有的各种水文资料，做到心中有数，有一个大的宏观的概念。其次，要收集利用好以往的气象资料，动态监测资料、供水井钻探及抽水试验等资料。最后，要系统调查井田内及周边的地表水体、井泉、老窑、生产矿井、地貌变化、火烧区等因素。必要时采用有效的物探方法，重点掌握清楚老窑、塌陷、火烧区等的分布范围和积水情况。

3.2建章立制，建立健全水文监测体系

煤矿开采是一个长期而复杂的过程，在开采过程中，会破坏原始的地层结构，引起岩体的破坏、应力的转移、水力的变化等一系列反应，可谓牵一发而动全身。为此，必须要建立健全岗位责任制，做到各负其职、各守其责。特别要加强对地面及井下的各种水文监测、记录和分析，布置好水文观测点，按时详细记录好各观测点的水位、水量、水质、水温等各种水文数据。

3.3多管齐下，突出重点治理各种水患

该井田主要的充水水源有地表水、地下水、大气降水和老窑积水等四个来源，这四个水源都可成为未来矿井的充水因素，在治理上，要多管齐下，不能厚此薄彼，针对各自的特点，有突出性的加以防治。如:地表水的防治要注意防隔水煤柱的留设；容易积水的地方应修沟渠，及时排泄积水；排到地面的矿井水，要处理妥善，避免再次渗入地下。井田内火烧区的水，富水性中等，是煤层开发主要的充水水源之一，在开采前必须要进行疏干开采。老窑积水在查清的基础上，在开采前，也要进行疏干。在井筒预计穿过较厚裂隙含水层或裂隙含水层较薄但层数较多时，可选用地面预注浆的方法。