矿井主要水害及其防治措施

裴凤玲

(山西地宝能源有限公司,山西 太原 030045)

1 前言

目前，煤矿矿井开采坚持的是“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的开采原则和防水害原则。从客观上来看，矿井水害是由多方面因素造成的，并呈现不同的水害性质，如老空水危害、奥灰水危害、地表水危害、承压水危害、积水危害等。从马堡煤业井下开采时揭露的地质情况来看，矿井开采水害问题并不乐观，地下水、地表水顺着井筒渗透到地下，季节交替也使得涌水量不断发生变化，降水量越多涌水量越大，而且随着开采深度和范围的不断扩大，矿井水害问题也日趋严峻。

2 马堡煤矿矿井主要水害威胁

(1)雨季地表水威胁。大部分的煤矿附近都存在不同程度的河流、湖泊、水库等，当降雨量超过一定程度时，河流、湖泊水位上涨，溃堤决口导致水流倒灌矿区，矿区积水严重，甚至会造成水灾。山西作为煤矿资源开采的主要地区，部分矿区开采时间长，矿井周围井口也比较多，甚至出现超上限开采问题，导致地表斑裂，形成地表水渗入井下的通道。

(2)老空水威胁。①采空区积水。低洼区积水影响到距离较近的煤层或同一层下部煤层开采。②巷道内的积水。废弃的下山巷道、平巷口或上山巷道的下口密闭、煤矿立井井筒下部积水等。③矿区的积水威胁。部分报废或者关闭的矿井中存在积水问题，没有得到及时处理，威胁到矿井生产安全。④老空水危害。包括挡水墙封闭的高压老空水威胁、复采区域局部滞留的老空水威胁、古老水威胁。

(3)承压水、顶板水、断层水威胁。①煤矿底板不完整或出现小断层现象都可以造成底板含水层承压水和断层水的威胁。②煤层上部含水层裂缝问题或洞穴问题造成的突水威胁。③煤层距离含水层较近，断水层可能导通含水层造成威胁。

(4)岩溶陷落柱的水害威胁。煤矿底层下部可能出现的岩溶空洞，在采掘过程中容易出现奥灰等高压水或者突水问题，给矿井带来巨大的损失。

(5)矿井相互隔离性差。作为煤矿开采区域，开采历史长、小矿多，开采关系也比较复杂，相互之间基本都存在相通的关系，但由于相隔性较差，很容易由于一个矿井水害问题而波及其他矿井。

3 矿井水文地质类型划分

(1)受采掘破坏和影响的含水层及水体。①井田西部、西南部8号、9号、15号煤层要低于奥灰水水位标高为带压开采，不同矿井的煤层突水系数不尽相同。如8号煤层突水系数为0.025 3MPa/m；9号煤层的突水系数为0.030 6MPa/m；15号煤层的突水系数为0.081 8MPa/m。从临界突水系数对比来看8号、9号煤层突水系数小于受构造破坏块段临界突水系数0.06MPa/m，而15号煤层大于临界数值，也就是说在正常情况下，8号、9号煤层的奥灰突水危险系数相对较小，而15号则面临着奥灰突水风险。②在下阶段的开采范围内，8号、9号煤层底板最低标高要高于奥灰水位的标高，而15号煤层是相反的，在这种情况下，奥灰突水系数为0MPa/m

(2)矿井及周边老空水分布状况。①山西马堡煤业在对煤矿资源进行整合以后，8号、15号煤层已形成大面积的采空区，积水范围、积水量都比较大，通过简单的估算，8号、15号煤层采空区、采空破坏区的积水面积分别为767 230、933 194m2，而积水量也达到211 318、680 023m3，在这种情况下，很容易导致矿坑突水。而且从整体上来看，8号、15号煤层采空区、积水问题远不止如此，在周围相近的煤矿积水区距离马堡煤业井田近，在很大程度上影响井田后续的安全开采。②井田开采历史悠久，周围环境也比较复杂，采掘工作并不乐观，很容易由于前期工作的疏忽造成8号、15号煤层采空、采空破坏区及周围矿井采空积水问题引发的矿坑突水。③井田东部的8号、15号煤层开采价值有限，资源枯竭，而且采空范围与现阶段开采区域较远，中间还存在铁路煤柱，在正常情况下，8号、15号煤层采空区、采空破坏区的积水问题对于目前的开采范围而言，影响相对较小。也就是说8号、9号、15号煤层矿井从周围分布状况分析，按划分类别可以为中等。

(3)矿井涌水量。对8号、9号、15号煤层生产量和涌水量进行分析，可以看出8号、9号、15号煤层生产能力比较接近，实际生产能力大约为150万t/a，但在涌水量方面8号煤层平均涌水量为600m3/d，最高可达到840m3/d；9号煤层由于其水文环境与8号煤层相似，涌水量相接近，而15号煤层涌水量则明显高于前二者，平均涌水量为840m3/d，最高可达到880m3/d。结合《煤矿防治水规定》Q正常<180m3/h，Q最大<300m3/h，对此，可以将8号、9号、15号煤层涌水量划分到简单范畴。

(4)突水量。根据相关的调查和实际开采作业情况，发现8号、15号煤层并未出现突水现象，但考虑到15号煤层为带压开采，可能存在奥灰突水的可能性，从突水量层面来划分，可以将8号、9号、15号煤层归纳为简单—中等范畴。

(5)开采受害水的影响程度。①目前，采矿区水害主要为井田内采空区、采空破坏区以及周边矿井采空积水问题，水害问题与8号、9号、15号煤层关系并不大，开采下部15号煤层所产生的导水裂隙带可达到上部8号煤层采空区的水平高度。②先采区15号煤层是在带压情况下进行开采的，存在一定的奥灰突水威胁，但在正常情况下这种危害性相对较小。③断层或者陷落柱一般都具有导水性，在很大程度上会引发奥灰水、地表水和其它含水层的问题，影响开采安全性。按照安全等级划分，煤矿开采受水害的影响程度为中等。

(6)防水工作难易程度。水害问题都是在一定客观的、特定的环境条件下形成的，在正常情况下各方面的指标趋于安全，采矿工作较为顺利。防水工作的开展具有针对性和防范性，总体而言，结合该区域煤层水文地质条件判断属于中等类型。

4 矿井水害的防范措施

为了保证生产安全，做好水害防治工作非常必要，可采取的防范措施如下。

(1)在汛期应做好井筒周围导水沟渠的疏通工作，认真检查和落实井田安全，回填密实导水裂隙或导水通道，树立防水意识，从根本上重视防水工作，及时普及防水的重要性，掌握相关的防水知识，加强对开掘区域涌水量的分析，尽可能从根源上避免水害事故的发生。

(2)对于采空区、采空破坏区、含水层或煤层受顶底板含水层威胁时，要做好放水工作，坚持基本的采掘原则，做好上下层的准备工作，避免在下层作业时由于上层遗留的问题造成采掘问题。

(3)采用先进的方法对矿井井下实际情况进行全面分析，对于积水问题较为严重区域要及时采取措施，在地面无法查明矿井水文地质构造和充水因素时要做好探测工作，密切关注采矿区域积水问题，避免老空水威胁、矿井突水事故造成的水害危害。

(4)对井田做好疏干降压工作，及时了解采矿周围开采情况，各个矿区之间做好隔离工作，对于断层、陷落柱附近要留设足够的防隔水煤柱，做好防水工作。

(5)加强对防水专业技术人员的培养，强化职工防治水安全培训，建立完善的水害应急救援预案，严格按照标准和要求开展相关的工作，保障各个流程和系统的安全作业。

5 结语

矿井水害问题关系到矿井安全和煤矿的采矿效益，从对山西马堡煤矿分析可以看出，矿井水害类型多样，包括雨季地表水威胁、老空水威胁、承压水威胁、断层水威胁、岩溶陷落柱的水害威胁等，需要引起高度的重视和关注，在实际采掘过程中，做好防范，尽可能避免水害事故的发生，保障煤矿开采的安全、高效、经济。