马堡煤业充水条件及充水状况分析

张小飞

（马堡煤业有限公司，山西 长治 046300）

1 矿井概况

山西马堡煤业井田位于太行山西麓中段沁水盆地山地丘陵地带，井田北部与三元福达煤业相邻，东部与南山沟煤矿相邻。矿井批准开采7-15号煤层，生产能力为150万t/a，矿井现开采8号、15号煤层，根据采掘资料工作面回采接续顺序：8209工作面→8211工作面→8205工作面→8210工作面；15203综放工作面→15201综采工作面。矿井涌水量实际测试，矿井正常涌水量64.8m3/h，最大涌水量为69.50m3/h。根据《煤矿防治水细则》及技术服务合同的相关要求，结合未来三年采掘接续计划，对8、15号煤层矿井水文地质类型重新进行确定，预测今后采掘过程中可能存在的水患，并提出有针对性的防治水措施和建议，为保障马堡煤业安全生产奠定基础。

2 矿井充水条件分析

2.1 充水来源

2.1.1 大气降水及地表水对矿井充水的影响

该矿仅有洪水河流过，最大流量为150m3/s，最小为0.2m3/s，平均为1.67m3/s。该矿各井口标高均高于历史洪水位标高+1190m～ +1250m，雨季洪水对矿井无危害。但是地表水及大气降水极易通过地面塌陷、煤层采动裂缝间接与煤系含水层产生水力联系。

2.1.2 采空区积水对矿井充水的影响

截至2018年12月，该矿井田内8号煤层存在5处采（古）空区积水，估算积水区总面积8021.16m2，总积水量为4510.38m3；15号煤层存在7处采（古）空区积水，估算积水区总面积41008.1m2，总积水量为57565.00m3。未来三年采掘受同层采空区积水影响主要有：8205、8213、8210工作面、8209、8211回风顺槽上山位置物探探测富水异常区；15205掘进工作面上山位置15203工作面开采后可能存在的采空积水。8、15号煤层上山位置采空区积水对下山方向的采掘有较大的威胁，要注意探放同层采空区积水；15号煤层导水裂缝带最大高度可达8号煤层，因此开采15号煤层时应对上覆相应位置8号采空区积水进行探放，防止透水和淹井事故的发生。

2.1.3 周边煤矿采空区积水对矿井充水的影响

三元福达煤矿与该矿相邻处存在大量的采空积水能产生水力联系，东部南山沟煤矿煤层底板标高也高于该矿，相邻位置存在大量采空积水，但距离该矿未来三年采掘范围较远，对矿井采掘无影响。南部新村煤矿距离本矿未来三年的采掘活动较远，对矿井采掘无影响。

2.1.4 含水层水对矿井充水的影响

该矿井涌水量主要来源于顶板裂隙水、顶板K2灰岩水。通过导水裂缝带高度计算知：8号煤层主要受上部K7砂岩裂隙含水层水的影响，生产中常以顶板淋水的形式进入矿井，其涌水量较小，并易于疏干，对工作面回采有一定的影响，但未造成安全威胁，只要保持矿井排水设备的正常运行即可满足排水要求。15号煤层开采形成的导水裂缝带高度向上可导通K2、K3、K4灰岩岩溶裂隙含水层，该灰岩岩溶裂隙含水层一般富水性弱，主要以相互平行的层间径流为主，仅在构造部位或浅理区相互间才可能发生直接水力联系，但不排除局部K2～K4等灰岩岩溶裂隙发育，局部富水性大，对开采造成严重影响。

井田内8、15号煤层底板最低标高分别为+610.00m、+520.00m，井田内奥灰水位标高为+758.90～+778.80m，故8、15号煤层底板在西部、西南部分区域均处于奥灰带压开采范围。根据未来三年采掘接续计划，8、15号煤层无工作面进入奥灰带压区开采，奥灰水对未来三年采掘工作没有影响。

2.2 矿井充水通道

2.2.1 天然通道

该矿井田内共发现47条正断层，陷落柱24个，为主要的天然通道。

（1）断层。据以往的电法勘探成果，探测区内断层均为不富水—局部富水，导水性弱。但目前不导水或导水性较差的断层，可能在煤层开采后由于矿压重新分配而具有较好的导水性，将会沟通煤层上部采空积水、奥灰水、各含水层水、地表水体及大气降水，造成淹井事故。

（2）陷落柱。根据生产时实际揭露的情况和电法勘探成果，陷落柱导水性弱，对开采影响不大。

（3）总的构造形态。由于井田总体为倾向NW的单斜构造，因此采空积水受地势影响要向西部汇集，故在西部地段开采时要提前探放位于上山部位的采空积水区。

2.2.2 人为通道

开采8号煤时发育的导水裂缝带会发育到上部煤层采空区，将工作面老空水及煤层顶板含水层水导入下面的工作面。底板采动裂隙的底板破坏深度使煤层底板隔水层有效保护厚度变小，使马堡煤业下组煤底板突水危险性变大，对下组煤的充水影响很大。经计算，8号煤层冒落带最大高度为6.60m，导水裂缝带最大高度为28.30m。井田内8号煤层埋深约0～680m，8号煤层在井田东部浅埋区，导水裂隙带可直接沟通地表影响采掘活动。15号煤层冒落带最大高度为36.75m，导水裂缝带最大高度为108.62m。井田内15号煤层埋深约63～747.71m，15号煤层在井田东部浅埋区，导水裂缝带可导通上部8号煤层采空区，直接沟通大气降水及地表水，涌入15号煤层，影响采掘活动。井田内8、15号煤层大部分区域处于太原组灰岩水带压开采区域，但由于该含水层富水性弱，一般情况下对开采影响不大。

井田内及周边共施工33个钻孔，其中1956～1958年武乡三、四精查区勘探期间在本井田内施工12个钻孔，周边施工2个钻孔，由于施工年代久远，本次工作未收集到原始封孔资料。而2011年6月9日至2011年12月2日补勘施工了19个钻孔，其中补1、补7、补15、补18、补19共5个水文观测孔均已固井，留作长观孔，其余钻孔均采用全孔封闭，孔口设立永久标志，采用水泥浆封闭，利用钻具输入孔内，从孔底向上封闭，封孔质量评级为甲级。但是各时期钻孔均未进行封闭检查，且对于以往封孔质量良好的钻孔，随着煤层开采，矿山压力重新分配情况下，也可能破坏其封闭性，成为矿井充水通道，给井下采掘工程带来水害隐患。未来三年采掘范围内主要有245、249、补2、补3号钻孔，在采掘至钻孔附近时，要提前进行超前探放水工作，防止因封孔质量不良，给井下采掘工程带来水害隐患。

3 矿井充水状况

3.1 矿井出水点

矿井涌水形式主要以顶板淋水、采空区积水渗水为主。一般情况下干旱季节涌水量较小，丰水期涌水量有所增大。该矿井在生产过程中，未发生过突水事故，充水强度属中等。目前矿井涌水量主要来源于8、15号煤层采空密闭处不同程度的涌水，其中在8209运输顺槽1020.00m处的放水孔为矿方对原煤奖沟煤矿老空水进行探放时施工的钻孔，截至2018年12月该孔出水量稳定在120.00m3/h，水源为老空水。矿井出水点情况见表1所示。

表1 矿井出水点一览表

3.2 矿井涌水量

马堡煤业生产规模为150.00万t/a，现开采8号和15号煤层。根据2016年11月～2017年5月矿井涌水量台账统计（表2），结合矿井产煤量、降水量、开采面积及掘进进尺资料，绘制了矿井涌水量与相关因素动态直柱图，见图1所示。

表2 2016年11月～2017年5月矿井涌水量台账统计

图1 产煤量、降水量、开采面积、掘进进尺和涌水量关系图

根据马堡煤业矿井涌水量的动态变化及生产实际情况分析：矿井涌水量与降雨量存在正相关系，并有明显的滞后现象。矿井涌水量与掘进进尺、开采面积关系不显著，但是在一定程度上受产量的影响。以上统计的矿井涌水量含采空区积水，未考虑井下灭尘洒水、奥灰突水和构造导水的影响。

4 结 论

根据马堡煤业井田水文地质条件及开采接续计划，该矿开采时主要水害是地表水及大气降水、采空区积水和煤系地层围岩地下水。该煤矿8、15号煤层矿井水文地质类型确定为中等。针对上述水害的防治措施有：（1）加强地表水及大气降水的综合治理。（2）加强顶板岩溶裂隙水的防治。采用井下放水钻孔疏放；利用巷道进行疏放水；采取巷道顶板隔水措施。（3）维护排水系统及污水处理厂能力。（4）做好陷落柱防治水工作。（5）必须制定水害应急预案，建立各含水层水化学数据库，同时建立和完善矿井水文地质保障系统。