济宁二号煤矿水害类型及其防治对策

邢祥全 范祥实 王文

摘 要：分析济宁二号煤矿水害的基本特点，通过对主要开采煤层赋存地质与水文地质条件的分析，将矿井水害类型概括为两大类型。针对水害类型，提出了有效防治水害的技术路线及适用方法。

关键词：煤矿水害类型特征；防治对策

一、矿井位置和范围

济宁二号煤矿位于济宁市任城区境内，济东煤田的中部，井田范围东起孙氏店断层，西至京杭运河，北至兖新铁路与许厂井田相隔，南至3910000纬线与济宁三号煤矿相毗邻，东西宽10km，南北长6～11km。

二、矿井水害的基本类型

矿井为覆盖的隐蔽式煤田，从水文地质边界层面出发，大断层位于其东部以及西部；而且其北部以及南部是一个煤层露头，外围将会与奥灰紧密接触，最终形成完整化的水文地质单元，在这个单元当中，河流主要包括洸府河、泗河以及京杭运河等。地表水对第四系有一定的补给作用。

从对煤矿开采造成严重影响的含水层情况出发，主要包括以下几个方面：第四系砂及砂砾层孔隙含水层、侏罗统红色砂岩裂隙含水层，二叠系山西组3煤层顶底部砂岩裂隙含水层，石炭～二叠系太原组第三、十下层石灰岩岩溶裂隙含水层，奥陶系石灰岩岩溶裂隙承压含水层。

矿井主要水害类型为老空水和顶板砂岩水。

三、水害的主要特征

（一）老空水

近十几年来，矿井开拓以煤巷为主，基本无岩集巷，施工疏放水孔特别困难，工作面内涌水只能靠水泵排出，由于褶曲发育低洼区积水，致使排水环节增多，难度加大。特别是工作面回采后，采空区大量积水无法疏放，从而造成积水水害。

若是在之后的采掘工程实施过程中长时间触及水体边缘，则老空水就会通过突然溃入形式在一定程度上涌入到采掘工作面，非常容易出现矿井水害事故。

老空水害有以下特点：

第一，具有较强的突发性；

第二，老空水在酸碱性上呈现出酸性；

第三，硫化氢有着相对较高的浓度；

第四，涌水量相对较大，有着较强的破坏性，然而由于储水空间相对来说比较封闭，使其涌水时间比较短，非常容易出现疏干现象。

（二） 3煤顶板砂岩水

对矿井生产有影响的含水层包括第四系砂砾孔隙含水层，上侏罗统砂砾岩孔隙裂隙含水层，山西组3煤顶板砂岩裂隙含水层，太原组第三、十下层石灰岩岩溶裂隙含水层，奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。其中，3煤顶底板砂岩和太原组第三、十下层石灰岩为直接充水含水层，局部地段（井田东南部）上侏罗统砂砾岩底部处于3煤采后导水裂缝带发育高度范围内对开采产生直接充水影响。

3煤顶部砂岩局部突水量大，影响安全生产。3煤顶部砂岩为开采上组煤直接充水含水层之一，正常情况下以淋水的形式提供正常涌水来源。但3煤顶部砂岩富水性不均一，在断裂破碎带、构造裂隙发育区等部位富水性较好，巷道掘进揭露以及回采工作面老顶大面积突然垮落时，在这些部位容易发生较大水量的涌水甚至突水。由于老顶垮落具有周期性，因此，伴随老顶垮落发生的突水也具有周期性的特征。

四、矿井涌水通道

（一）采动裂隙

煤层开采后在其顶、底部岩层中往往形成密集的、延伸较远的采动裂隙。该裂隙带内含水层水将沿此裂隙进入采空区而发生涌水。对开采3煤来说，顶部岩层中导水裂缝较为重要；开采3煤时，工作面顶板及上侏罗统砂砾岩多次发生突水，其涌水通道多数是采动裂隙。

（二）断层

断层的形成将会在一定程度上对煤层以及含水层之间所具有的原生关系产生重要影响，还能够把含水层当中的水有效导入到巷道以及工作面上，属于上组煤开采的充水通道之一。断层做为充水通道，一方面可以将本盘含水层的水导入工作面，另一方面也可以将对盘含水层的水导入工作面。

（三）封闭不良钻孔

从某种程度上讲，封闭不良钻孔属于非常可能的重要充水通道，其封闭不良钻孔能够把多个含水层进行有效贯通，当采掘工程对此类孔实施彻底揭露的时候，将会把相应的含水层水按照一定的程度导入到采掘工作面中。

五、矿井水害防治的主要技术对策

（一）老空水害防治

当已经对采空区的相关分布规律进行详细查明的条件下，在实施回采之前应该对采空区以及采掘工作面间的安全性进行科学化评价于分析，在一定程度上留设相应的煤岩柱。如果煤岩柱不足，則需要对采空区的部分积水进行超前疏放。目前，采空区积水主要对沿空掘进巷道和工作面回采造成威胁，稍有不慎就可能形成水灾，对生产造成影响，防治水工作主要是采掘前疏放相邻采空区积水。预疏放采空区积水时，要编制专门的探放水设计和探放水施工安全技术措施，保证放水孔的穿越积水体可以达到最低标高，有利于彻底疏放。

（二）顶板水害防治

1）开展工作面水文物探：矿井开采3煤受顶板水害的影响较为突出，今后几年计划开展煤层顶板砂岩赋水性研究工作。在采区首采面及水文地质条件复杂的工作面开展井下水文地质物探，工作面回采前必须搞清煤层顶底板砂岩含水层的富水情况，为工作面防治水提供可靠的水文资料。

2）探放顶板水：矿井开采3煤受顶板3煤顶底板砂岩和侏罗系红层水害的影响，工作面计划在回采前对物探解释富水异常区进行放顶板水工作。同时工作面回采前认真分析工作面受水害威胁程度，根据已有水文地质资料，合理安排排水系统及时将工作面积水排出。

3）探放断层水：井田内断层较为发育，部分断层导水性、富水性不明，今后继续做好探放断层水工作。富水性不明的落差大于10m的断层，在采掘工作面通过前必须提前进行探放水。

4）启封开采范围内封闭不良钻孔，消除因封闭不良钻孔带来的隐患。

六、结语

查明矿井主要水害类型对矿井的安全生产工作至关重要，掌握对水害的治理方法就能把影响生产的水害隐患消除。