童亭煤矿矿井充水条件分析及主要水害防治措施

陈阳

摘 要：文章通过收集资料并对矿井水文地质特征综合研究，主要从充水水源、充水通道及突水强度三个方面进行分析，并对矿井主要水害提出了相应的防治措施，为矿井安全生产提供参考。

关键词：充水水源；充水通道；突水强度；防治措施

中图分类号：TD745 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）04-0155-02

Abstract： Through collecting data and synthetically studying the characteristics of mine hydrogeology， this paper mainly analyzes the water source， channel and intensity of water inrush， and puts forward the corresponding prevention and cure measures for the main water hazard of mine， in order to provide reference for mine safety production.

Keywords： water filling source； water filling channel； water inrush intensity； control measures

童亭井田属华北型沉积，含煤地层假整合于奥陶系灰岩之上。临、海、童矿区处在淮北闸河煤田南侧，童亭背斜西北端。童亭背斜位于临涣矿区中部，童亭煤矿位于童亭背斜北部转折端。

1 矿井充水条件分析

童亭矿水文地质边界条件与临涣矿区水文地质边界条件一致，四周被赵口断层、孟集断层、F16断层、张家断层、露头线及第4勘探线等大断层包围。由于断层的导水性差，煤层顶底板隔水层厚度较大时，有抑制煤层顶底板砂岩裂隙含水层突水的作用，不同组（段）地下水对矿井充水的影响程度有明显不同[1]。

1.1 充水水源分析

该区地层中有多个含水层，同时也有多个相应的隔水层所阻隔，不同层位的地下水对矿井充水的影响程度有明显的不同，构成矿井充水的水源有：（1）地表水，雨季形成内涝，当洪水水位高于井口标高时，通过井口进入矿井。（2）新生界第四含水层组的地下水，可通过风化裂隙带和采空区冒落裂隙带进入开采工作面，是浅部煤层的主要补给水源。（3）主采煤层顶底板砂岩裂隙水是煤层开采的直接充水水源，由于砂岩裂隙发育的不均一，富水性一般较弱，以静储量为主，补给量不足的特点。这类水如果没有与其它含水层连通，水量一般不大，容易进行疏干排放。（4）太原组石灰岩岩溶裂隙水在正常情况下，对10煤开采无直接充水影响，但遇断层使煤层与太灰“对口”接触或间距缩短小于40m，突水系数大于0.1，太灰有可能对矿井产生直接充水。（5）奥陶系含水层（段）远离煤系地层，在正常情况下对矿井充水无影响，若井巷工程遇断层使煤层与奥灰“对口”或遇导水性陷落柱，奥灰可直接涌入矿井，造成淹井，是矿井开采的重要隐患。（6）区内多数断层富水性弱，导水性较差，但由于采动使某些断层活化，导水性增强，若使主采煤层与含水性较强的含水层连通，很有可能导致矿井突水。（7）矿井采掘工程一旦揭露或接近老空积水区，老空积水便成为矿井新的充水水源，轻则增大矿井涌水量，重则淹没巷道、工作面或采区，甚至冲毁巷道，造成人员伤亡[2]。

1.2 充水通道及特点分析

（1）以原生裂隙及采动裂隙为通道。这类突水事故在该矿开采初期表现较为突出，一般水量5～85.3m3/h不等，其规律是81采区初期水量大，易于疏干，32采区水量大，比较稳定，且多发生于回采工作面，造成煤水混杂，对生产影响较大。目前生产采区主要集中于中煤组，出水水源为煤层顶底板砂岩水，由于该含水层富水性弱，以静储量为主，易疏干，不会对工作面造成大的突水，以局部淋水为主。（2）矿山压力作用底板被破坏为通道。这类事故在矿井投产初期较为明显，共发生3次，主要发生于322首采工作面内，其特点是：突水量不大，一般5～12m3/h，延续时间长，影响正常回采，矿压对底板的破坏深度HD=18.36m。（3）以断层、破碎带为导水通道。据统计以断层、破碎带突水且水量较大的共发生9次，大多数发生于掘进巷道中，其特点是初期水量大，易疏干，突水的同时，往往伴随冒顶，主要集中于32采区上部。（4）以井下探放水孔为导水通道。一是83采区-265东翼总回风巷施工的92-观1孔；二是83采区1011风巷施工的94-观4孔，当时两孔的水量達100m3/h，水源为太灰水。（5）以封闭不良钻孔为导水通道。矿区范围内封孔不良钻孔总计23个，目前生产过程中没有发生过因钻孔封闭不良导致的突水事故，但也有少数钻孔封闭不良或未封孔，导致钻孔突水，这类钻孔七十年代以前施工的较多。（6）以岩溶陷落柱为导水通道。目前该矿采掘及生产过程中未发现岩溶陷落柱，但地震资料显示109采区内有二处地震波变差区。岩溶陷落柱可导致煤层与地表水及下伏高压含水体产生水力联系，一旦揭露或接近，易引发突水事故。

1.3 突水强度分析

2010～2015年矿井涌水量97.7～399m3/h，2012～2015年矿井涌水量平均181.1m3/h。属涌水量中等的矿井。

（1）煤层顶板砂岩裂隙水组。3煤突水点计发生16次，出水点位置主要在掘进巷道和回采工作面，水量一般为12.3～85.3m3/h。7、8煤类突水点计发生5次，出水点位置主要在掘进巷道和回采工作面，水量一般为5～9.6m3/h。10煤类突水点计发生4次，出水点位置主要在轨道巷及风巷，水量一般为5～25m3/h。（2）第四含水层组。第四含水层组与基岩直接接触，虽然留有足够的防水煤柱，但通过井下突水点水化学资料分析，其水质类型与四含基本相同，均为SO4-Ca·Mg型，说明四含水正通过导水通道进入矿井。第四含水层组突水主要特点是：东部初期水量大、易于疏干；西部总水量一般50～80m3/h，水量稳定。（3）采空区积水。童亭井田内主要采空区集中于32、34、81、83、82下、107、109采区，其中32与34采空区水量70m3/h，81与83采空区水量20m3/h，共占矿井涌水量的40%左右，是矿井的主要出水水源。82下、107、109采区若遇到上部采空区积水时，下部巷道施工时需要进行探放水，在积水放完后才能进行下一步施工。（4）太灰含水层。1993年1月18日-265东翼总回风巷底板破碎，太灰水渗入突水，最大突水水量为48m3/h。endprint

2 矿井主要水害防治措施

矿井防治水工作应坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则，采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施[3]。

2.1 四含水的防治措施

（1）由于井田内可采煤层露头均被四含所覆盖，在回采时必须查明开采范围内四含冲积层的岩性、厚度、含隔水层特征及基岩界面起伏等情况，合理留设防水（砂）煤岩柱，大井侧-265m，陈楼块段-250m。（2）查清四含水分布规律，突水可能性及补径排条件，建立四含水位观测网。（3）实施正规循环作业，保证工作面正常生产，加强工作面顶板管理，使工作面排水畅通，为工作面创造一个良好的作业条件和生产环境。（4）工作面回采施工“两带”观测孔，与高校合作，进一步查明松散层底部含（隔）水层、基岩风氧化带的水文工程地质条件、覆岩岩性结构，进行“两带”发育高度观测研究。

2.2 主采煤层顶底板砂岩裂隙水的防治措施

（1）开采工作面期间对可能存在砂岩裂隙富水的块段（如K3砂岩含水层），进行物探勘探，查明前方的相对富水区并钻探疏放。（2）采区首个工作面回采前施工物探工程探明顶板砂岩富水情况，并针对物探异常区施工探放水钻孔超前疏放。（3）采煤工作面顶板导水裂隙带或底板破坏带范围内分布有砂岩含水层，回采过程中出现较大的涌（淋）水时，必须探查疏放，确认无影响后方可开采。

2.3 灰岩水的防治措施

由于10煤底板灰岩水富水性强、水压大，是矿井水文地质工作的重点、难点，凡是开采10煤层的工作面，必须预防底板突水，做好底板灰岩水的防治工作，建议受太灰突水威胁的工作面要尽可能利用大巷、底抽等巷道充分疏放，尽可能减小水压，同时回采前采取物探探查赋水异常区并对异常点钻探验证及注浆加固措施。

（1）全面整理已有资料，分析研究底板灰岩含水层的含水特征和突水规律。（2）摸清太灰含水层的含水性规律，建立太灰水位监测系统，定期观测地下水动态变化。（3）通过探放水孔进行放水试验，评价太灰水富水性、水压、水量、原始导高及隔水厚度。（4）通过直流电法、瞬变电磁等方法，查明10煤底板突水性，对底板隔水层异常段，采取注浆加固等措施。

2.4 断层水害的防治措施

（1）针对落差较大断层的两侧，以探查为主，按《煤矿防治水规定》和《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设和压煤开采规程》留设防隔水煤（岩）柱[3]。（2）在通过导水断层或可能导水断层之前，务必在工作面或巷道正前方施工探水孔和物探超前，查明断层的富水性，确保正常生产。（3）严格控制断层面的展布方向，分析评价断层带的富（导）水性及与开采工作面的空间几何关系。

2.5 采空区积水的防治措施

新工作面准备期间受老空水影响的，优先采用（远距离）集中探放水，优先采用岩巷集中探放措施，沿空掘进期间检验放水效果，确保采掘安全生产。

（1）查明有积水的采空区位置，绘制在充水性图上，并标明积水区范围大小和预测积水量，积水线外50m用红线圈出积水警戒线。（2）开采工作面接近警戒线时必须先探后掘，在距实际积水边界30m处停止掘进，然后通过打钻进行放水，经确认积水排放完毕，并由地测部门提出复工通知，经矿总工程师签字后，施工单位方可按复工通知要求进行施工。

2.6 对封闭不良钻孔水害的防治措施

（1）根据不同情况，在开采工作面还未到达前，需采取超前物探、鉆探等验证是否存在潜在危害，若有应重新启封孔或留设防水煤柱等进行处理。（2）增强井下揭露灰岩含水层的探放水钻孔施工技术和保护技术研究，规范钻孔的安全使用，并对废弃不用或受采动影响的钻孔在未被破坏之前，必须注浆封闭。

2.7 岩溶陷落柱

坚持“三维地震普查、地面钻探查治、井下探查验证”的陷落柱治理原则，查明陷落柱发育情况，留设防隔离安全煤柱。

实现三维地震勘探全覆盖，必要时进行精细解释。针对疑似陷落柱采取地面定向钻超前查治措施；物探异常体采取地面钻孔超前查治措施；反射波异常区采取井下“钻探为主，物探为辅”超前探查措施[4]。

3 结束语

本文通过充水水源、充水通道、突水强度进行分析，认为主要矿井水害为老空水、砂岩裂隙水、四含水、断层水，并对主要水害提出了相应的防治措施，为矿井安全生产提供参考。

参考文献：

[1]王志荣，石明生.矿井地下水害与防治[M].郑州：黄河水利出版社，2003.

[2]郑世书，陈江中，等.专门水文地质学[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.

[3]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全检查局.煤矿防治水规定[M].北京：煤炭工业出版社，2009.

[4]尹尚先，吴文金，李永军，等.华北煤田岩溶陷落柱及其突水研究[M].北京：煤炭工业出版社，2008.endprint