小纪汗煤矿水文地质特征及矿井水害防治关键技术分析

杨鹏飞

摘 要：煤炭行业对于经济的发展有着很大的推动力，对于煤炭的开发会带来经济快速的发展。在煤炭行业的发展中有一项问题不容忽视，那就是对于矿井的水害防治工作，近些年来关于煤炭矿井的事故频繁的发生，人们对于煤炭的安全生产格外的重视。为了更好地促进煤炭的安全生产，对煤矿的水害防治工作进行研究很有必要。该文以小纪汗煤矿作为研究的对象，分析其自身的水文特征以及如何做好该煤矿的矿井水害防治工作。

關键词：小纪汗煤矿 水文特征 矿井水害防治

小纪汗煤矿位于“榆横矿区”东北部，区域地形相对平坦，西高东低的地势情况，区域内水域不发达，仅有位于东部的榆溪河和东北部的白河。该区域的植被覆盖率较低，夏季会经常性的出现暴雨，导致河水的流量变化大。小纪汗煤矿一共有9层采煤层，地质构造相对简单，属于水平煤层，矿井采用斜井开拓，盘区条带式开采，设计生产能力10 Mt/a。小纪汗煤矿采用现代化的生产设备，矿井达产时装备两套高产高效综采工作面，三套连续采煤机掘进工作面。

1 小纪汗煤矿水文地质特征概述

1.1 区域地貌地形概述

小纪汗煤矿位于陕北地区，侏罗纪煤田的西南方向，位于毛乌素沙漠和黄土高原的衔接地带。东南部为黄土梁赤地形，西北部为黄土梁岗地形和沙漠滩地。该区域内共存在3种地貌：沙漠滩地、河谷阶地区、黄土梁赤区。区域内的地下水的分布、形成收到了地形地貌的制约，此外还有地质构造、地层岩性、古地理环境、水文气象等因素的综合制约。区域内的河水补给主要来源于大气降水和地下水，水量的变化受到季节的影响。

1.2 井田的水文地质概述

井田所在区域属于风沙堆积地形，位于毛乌素沙漠的东部，西北高东南地的地势走向，区域内的地形较为平缓，一般地形之间的高度差位于5～20 m。地形的最高点高度为1 257.4 m，位于井田的西部，最低点高度1 108.9 m，位于榆溪河道。风沙堆积地形对于大气降水可以很好地进行储运，也对地下水形成了很好的补给作用。此外，该区域还存在众多的池塘、海子和碟形洼地等，由于地势较低，有利于降水的汇集，拥有较为充足的水量，由于滩地之间排泄条件较差，所以区域内多为地势低洼的地表水汇集地。

1.3 地表水情况概述

该区域地表水的变化大多受到大气降水的影响，大气降水对于该区域水量变化起着十分明显的作用，在旱季降雨量较少，地表水的储存量就较少，在雨季，降雨量较大，由于沙漠地址利于水分的汇集和储存，会储存大量的水量。该区域地下水属于第四系松散层潜水和基岩风化带裂隙潜水，第四系松散层潜水，在地下潜水的补给方式上，主要来源也是通过大气降水获得，此外，沙漠凝结水和灌溉回归水以及渠水渗透水也对地下潜水形成了补给。基岩风化带裂隙潜水在水量的补给上，裸露区直接通过大气降水补给，其余地区通过上层覆盖的松散层潜水下渗补给。该区域地下水的化学特性主要受到该区域的地理环境、地下水的补给和排泄因素的影响。对于埋藏较浅的第四系松散层潜水、基岩风化裂隙带潜水以及洛河砂岩孔隙裂隙潜水，往往属于物理性质良好的重碳酸盐型水，这种水的水质较好且矿化度较低。而随着深度的不断增加，沉积的时代开始变老，地下水交替不畅通，运动速度偏慢，导致深层地下水的化学性质较重，呈现出硫酸盐型水，随着深入的加深，水的矿化度逐步提高。

2 矿井水害的防治工作

矿井的水害防治工作需要结合矿井的实际情况来制定，因此，对于小纪汗煤矿的矿井水害防治工作需要结合小纪汗煤矿的地质特征和水位特征来制定。针对顶板以及煤层的富水特征、裂隙情况以及水源的来源和补给情况、富水层矿井煤炭开采的实际工作情况，提出了在煤层的揭露期采用“地面钻孔疏水、井下钻孔排水、注浆封堵”三者相结合的方式。在巷道掘进时期采用“拉顶泄压、集水水仓、集中排放”三者相结合的方式。在工作面的回采期，采用“提前排水和控制矿压”的方式来进行矿井水害的防治。

2.1 煤层揭露期间的水害防治

在煤矿的施工工作中，影响施工作业安全的主要问题就是容易受到含水层的压力影响产生安全事故，因此，在对小纪汗煤矿的主、副和风井的施工中，提前做好矿井的水害防治工作尤为关键：首先，在煤层揭露前提前进行水压的释放，从地面施工疏水钻孔，钻孔位置一般选在开挖的井筒周围，在孔中安装水泵和排水管路。其次，在煤层揭露后在井下施工超前疏放水钻孔，实现对水压的二次释放，对于富水区域实际施工疏放水钻孔数量要根据地面和井下的疏放水量来确定。最后，在完成打钻孔放水后，降低了矿井的水压，通过注浆的形式进行钻孔的封堵，一般情况下注浆封堵是采取脲醛树脂对钻孔进行封堵。

2.2 巷道掘进期的水害防治

煤炭开采中，最为重要和关键的部分就是巷道的挖掘，同时也是水害防治工作重点关注的内容，巷道挖掘是水害的高发期，因此，为了更好地确保煤炭的安全开采，在巷道的挖掘期，应该从两个方面来进行控制：一是对水压和水流进行导控；二是对巷道涌水的处理和排放。在炮掘前提前进行拉顶泄压，实现对承压水的流向和水压的控制。针对矿井挖掘期间巷道产生的涌水，可以通过水泵的方式进行抽取和排放，此外，还可以在巷道内设置多个临时的水仓，通过水仓进行涌水的收集，通过水泵将涌水进行抽取，实现对涌水的有效控制。

2.3 工作面回采期的水害防治

在工作面的回采期间，造成煤矿水害的主要内容有顶板水、导水裂隙以及上覆岩层的矿压等，因此，在工作面的回采期的水害防治工作应该从工作面的矿压控制以及顶板水的疏水工作进行。顶板水疏水工作，在进行煤层开采前，通过对煤层顶板进行打孔，使用疏水管进行承压水的排放，降低煤层开采时的压力，避免出现承压水过多导致矿井水害的发生。对于顶板的矿压控制，可以对采空区的顶板进行压力的控制，防止由于顶板的面积过大，而承受更多的压力，对于采空区的顶板目前主要依靠全部垮落法，可以很好地降低顶板所承受的压力，避免水害的产生。

3 结语

小纪汗煤矿属于国家战略开发的重要规划，对小纪汗煤矿的开发对于区域经济以及国家的经济都有着重要的意义。同其他的煤炭开发工作一样，在对小纪汗煤矿进行开发时，也需要注意对矿井的水害进行有效的防治。首先，需要对小纪汗煤矿的地质和水文特征进行了解，小纪汗煤矿属于富水层的煤矿类型，煤矿的水害防治工作不容忽视。其次，对于煤矿的水害防治工作，我们从三个不同的阶段进行控制：一是煤层揭露期间通过打钻孔进行涌水的排放和导流。二是巷道掘进期通过拉顶泄压和设立临时水仓的方式进行水压控制。三是工作面回采期通过打钻孔和垮落法实现降低顶板的水压。

参考文献

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