矿井地表水防治

史海江

（1.太原理工大学矿业工程学院2.山西焦煤集团有限责任公司官地煤矿地测科山西太原030053）

矿井地表水防治

史海江

（1.太原理工大学矿业工程学院2.山西焦煤集团有限责任公司官地煤矿地测科山西太原030053）

随着矿井采掘深度的延伸及矿区周边小煤窑越层越界私挖乱采，各类保安煤柱频遭到破坏，地表山体、河道出现塌陷裂缝，导致地表水从塌陷坑、小煤窑井口灌入矿井造成水害事故。为消除隐患，近几年官地矿采取疏堵结合的措施对地表水害进行治理。

地表水；地表塌陷裂缝；河道治理；小窑破坏；疏堵结合

1 矿井概况

1.1 井田位置

官地煤矿隶属于山西焦煤西山煤电集团有限责任公司，井田位于西山煤田东部边缘，太原市西南17km处，地跨太原市万柏林区、晋源区、清徐县及古交市。矿井于1960年正式建矿，井田面积104.5平方公里。井田北部为杜儿坪煤矿，东北部为白家庄煤矿，西南部为麦地掌煤矿、碾底煤矿、大成煤矿、鼎盛煤矿。

1.2 矿井开拓布置

矿井设计生产能力500万吨/年，2016年核定矿井生产规模为390万吨/年。主采煤层为2#、3#、6#、8#、9#煤。截至2016年末，矿井保有资源储量128775.4万吨，可采储量82830万吨，服务年限约151.7年。

矿井开拓方式为平峒-斜井联合开拓、通风系统采用抽出式通风方法，分区混合通风。现有中四、中六、南五、南六、北四5个作业采区。

1.3 矿井水文地质情况

水文地质类型划分为中等[1]，矿井水患主要是采空区积水及地表水。上组煤层（2#、3#）顶板山西组砂岩裂隙含水层富水性弱，中组煤（6#）和下组煤（8#、9#）层顶板太原组灰岩岩溶裂隙含水层一般富水性不强，但是在向斜核部往往裂隙发育富水性强，当采掘工程揭露时瞬时水量大，其水害威胁主要是太原组灰岩含水层在向斜核部等特殊构造部位的富水区。故官地矿矿井充水水源主要为大气降水、地表水、采空区积水、小窑水和含水层水。充水通道主要为采空地表裂缝、塌陷及大矿小窑采掘通道。官地井田夏季多雨，每年7、8、9三个月的降雨量占全年的60%，根据山西省气象局近50年的资料，年平均降水量385.9mm，最大为630.0mm，最小为104.3mm，大气降水是地下水的主要补给来源，也是矿井水的主要补给来源。

1.4 地面排洪系统

官地井田属黄河流域汾河水系，地形复杂，坡陡沟深，沟谷以庙前山为中心呈放射状向东、南、西分布，主要沟谷有神底沟、九院沟、官地沟、风峪沟、柳子沟、白石沟等，均为季节性河流，沟谷内平时仅有少量泉水汇成溪流，春、冬季干涸，夏、秋季大雨过后短时间内水量较大，顺沟谷流出井田，汇入汾河转汇黄河水系。

工业广场主要沟谷为九院沟。其工业场地及井口高于最高洪水位，因此，井口及场地均不受洪水威胁。本场内雨水采用排水明沟和自然排水相结合的排水方式。沿场地边坡底，场内道路侧均设置有排水明沟，将山坡雨水及场地内汇水有序的引出场外注入北部的低洼区，零星地段采用自然坡度排水，排洪系统完善。

2 地表水防治措施

2.1 “8·4”灌井事故

1996年8月4日，太原地区突降大暴雨，加之连续近半月阴雨连绵，造成西山地区前山矿区山洪暴发，洪水灌入官地矿周边小窑后，通过与官地矿连通的巷道涌入大矿井下，致使官地矿井被淹，造成井下33人、地面1人不幸遇难，淹没淤堵井下巷道37850米，冲毁设备1628台，九院车场、卸载坑全部被淹，冲走成品煤约5万吨，矿井全面停产1个月后分区域恢复生产。据统计，直接经济损失1.2亿元，间接经济损失1.4亿元。

事故原因：

1）矿区周边小煤窑越层越界私挖乱采严重，在河沟两侧堆满了大量矸石和原煤，造成泄洪水道狭窄，泄洪不畅，致使山洪水位抬高，洪水从小煤窑井口灌入大矿矿井，是造成洪灾的直接原因。

2）地质部门未对井田范围内的小煤窑开采情况进行充分调查，未及时发现小煤窑与大矿井下巷道贯通，致使洪水灌入小煤窑后进入大矿巷道，是造成洪灾的主要原因。

3）职工安全意识不强，缺乏水灾避灾常识，也是造成洪灾事故的一个原因。

2.2 地表水害防治

地表水灌井事故主要为矿区周边小煤窑越层越界私挖乱采，各类保安煤柱频遭到破坏，甚至与大矿打通导致地表水从塌陷坑、小煤窑井口灌入矿井造成水害事故。为消除隐患，近几年官地矿采取疏堵结合的措施对地表水害进行治理。

预测：加强与气象部门联系，提前预测；掌握矿井采掘活动。

巡查：定期巡查井田地面裂缝、塌陷区、河床渗漏区、小煤矿井口；雨季加强加密巡查工作

汇总：建立矿区塌陷区台帐，绘制矿区塌陷区、沟谷及地表水体、小煤矿分布图

治理：对发现的地表裂缝、塌陷区进行填充处理，对河床渗漏区铺设人工河床，对小煤矿井口按标准进行封堵。

2.2.1 地表裂缝及时填充

每年3/4月份集中对全矿地表进行调查，日常根据矿采掘情况不间断巡查；发现的地表裂缝、塌陷区采用人工、机械相结合的方法进行填充处理。

2011～2016年地表裂缝调查发现1105条，共计填充土方量约19160 m3。

2.2.2 河床破损重造河道

每年雨季前由矿防洪办牵头对矿区所有河道沟谷进行巡查，日常根据矿采掘情况不间断巡查；

雨季期间加强巡查，遇连续降雨、强降雨、暴雨时及时上山观测河道淤堵、水量情况，由上、下游水量以判断渗水情况。对河道渗漏区采用钢筋混凝土、片石铺底，料石做挡墙重造河道；对受两侧山体滑坡造成河道淤堵的情况采用废旧瓦斯管道以疏通河道。

官地河道治理工程，属于安全生产资金，计划资金150万元/千米。

工程设计：平整河道，并夯实后采用300厚MU30片石，灌M5水泥砂浆铺底，采用C25砼250厚内配φ12@200钢筋网片，随打随压抹实赶光，河道两侧墙体采用MU30片石，M7.5水泥砂浆砌筑，外露表面采用1:2水泥砂浆勾缝，挡墙每20m留设沉降缝，采用沥青灌封，挡墙顶部采用C20细石砼压顶50厚。工程量：长×宽×高＝1000m×4m×2m

2.2.3 小煤矿井口严防死堵

成立专门的小煤矿管理办公室，每天上山巡查小窑采掘活动；

组织大量人力物力对小窑井口和比较隐蔽的裂缝带等进行封堵，目前调查发现小窑60座，封堵小窑井口98个，切断大气降水和地表水进入井下的通道。

小窑封堵设计：小窑内采用MU30片石深入山体两侧各0.5m以封闭严实，M5水泥砂浆砌墙1.5m厚，宽、高根据小窑实际巷道设计；采用泵送C20商品砼封闭运煤通道直至与顶接触密实。砼填充尺寸长20～50m；井口用钢模支护，1:2水泥砂浆抹面20mm厚。

2010～2016年在矿井沟谷内发现小窑井口98个并进行封堵。

2.3 地表水防治取得的效果及存在的问题

效果：矿井涌水量明显减小，特别是北大巷，由121.6m3/h，减小到49.7m3/h。

问题：河道治理以钢筋混凝土、片石铺底，料石做挡墙为主，容易破损；地表作业时村民阻扰严重；

2.4 今后防治计划

1）持续加强地表巡查，发现问题及时处理。2017年对黄冶沟1000m河道治理工程列入矿井及集团公司年度重点工程；对调查发现的两个小窑井口进行封堵；

2）利用新技术、新材料进行地表水防治。例如采用三合土进行河道铺底、裂缝填充等[3]；采用无人机进行地表巡查等。

[1]高阳.矿井水文地质类型划分报告[M].太原：山西省煤炭地质水文勘查研究院，2016:74.

[2]杨焕宁.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2016：12-32.

[3]黄文祥.矿区充水因素及三合土在地表防治水工程中的应用[J].广东：广东科技，2011:217-218

史海江（1986-），男，山西平遥人，2015级太原理工大学在读硕士研究生，地质工程师，主要从事矿井地测防治水工作。