威远县红炉井煤矿水患调查及隐患分析

曾文忠 丁华君 叶学辉

Flood Disaster Investigation and Hidden Danger Analysis of Honglujing Coal Mine in Weiyuan County

ZENG Wen-zhong， DING Hua-jun， YE Xue-hui

【摘  要】论文以威远县红炉井煤矿水患调查情况为例，简述了煤矿水患调查的主要内容和矿井充水条件，按照《四川省煤矿矿井水患危险性分级标准》划定了矿井水文地质条件类型和矿井水患危险性级别，为矿井预防水患事故的发生提供了基础依据，具有一定的借鉴作用。

【Abstract】Taking flood disaster investigation of Honglujing Coal Mine in Weiyuan County， this paper briefly describes the main contents of mine flood disaster investigation and mine water filling conditions， and delimits mine hydrogeological conditions types and mine flood risk levels according to "Sichuan Province Coal Mine Flood Risk Classification Standard"， which provides a basic basis for the prevention of mine flood accident and has a certain reference function.

【关键词】煤矿;水患;调查与分析

【Keywords】coal mine; flood disaster; investigation and analysis

【中图分类号】TD79                                【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）05-0156-03

1 引言

煤礦水害是煤矿生产、建设过程中“五大”主要安全灾害之一。近年来，随着小型矿井的分类处置，关闭矿井的增多和矿井开采规模和强度的增大，煤矿水隐患和水害事故发生的可能性都呈现出明显的上升趋势，使矿井安全生产受到了较大威胁。

威远县红炉井煤矿根据《煤矿防治水细则》和《煤矿安全规程》等相关要求，按照《四川省煤矿矿井水患现状调查技术要求》的规定，委托了有调查能力的技术机构，及时开展了煤矿水患调查工作，并按照专业型技术调查人员的建议，采取了有针对性的预防措施，为矿井持续的安全生产提供了基础保障。

2 煤矿基本情况

威远县红炉井煤矿位于威远县城北西316°方向、直线距离29km处的威远县连界镇新农村境内。行政区划属威远县连界镇。红炉井煤矿批准矿区面积为10.5191km2，开采标高为+560m～+285m，准许开采大白炭煤层、草皮炭煤层。矿井核定生产能力21万t/年，高瓦斯矿井，开采煤层自燃倾向性等级为Ⅲ级，不易自燃，煤尘有爆炸危险性;开采煤层顶板为粉砂质泥岩、炭质页岩和厚层块状砂岩;煤层底板为黑色泥岩、深灰色泥质粉砂岩。

矿井现有5个井筒，即主斜井、副斜井、人行斜井、进风斜井、回风斜井。目前井下巷道系统均布置在草皮炭煤层内，大白炭煤层暂未开采。

矿井采用“一级机械方式”排水，设有两套排水系统，一套排水系统是在主斜井井底车场附近设主排水泵房和主副水仓，主、副水仓容量共计1200m3。主排水泵房内设有2台MD85-45×6型工作水泵（一台工作、一台备用）和1台MD120-50×7型检修泵。泵流量为55～85m3/h，扬程360～234m，配用电动机型号为YB2-315M-2型（110kW，660V，2950r/min）。两趟排水管路沿主斜井敷设，排水管为？准159×4.5型无缝钢管，一趟使用，一趟备用，总长2×850m。二套排水系统是在+389m水平一级副暗斜井下部车场附近设置排水泵房，泵房内安设有3台D46-50×6型水泵（其中1台工作、1台备用、1台检修），流量30～55m3/h，扬程333～276m，配用电动机型号为YB2-280S-2型（75kW，660V，2950r/min），沿回风斜井敷设两趟排水管路，排水管为？准108×4.0型无缝钢管，一趟使用，一趟备用，总长2×750m。

矿井上部高炭煤层已基本采空，大白炭煤层部分采空。矿区内的老窑开采规模较小，下距本矿开采的大白炭煤层埋深约155～85m，高炭下距草皮炭235～165m。+389m水平向东约1000m段煤层为薄化带。

红炉井煤矿副斜井区域于2013年发生过采动裂隙导通上部含水层，造成井下涌水量局部增大。渗水地段为副斜井井口14m至150m段，水源为上部含水层水。

3 煤矿水患主要情况

根据《威远县红炉井煤矿矿井水患现状调查报告》可得如下几项内容。

①红炉井煤矿“西—北西方向”有4个邻近矿井，即：

第一，工农煤矿。开采须家河组第五段（T3xj5）高炭煤层，开采标高+595～+565m，位于本矿高位，高炭煤层已基本采空，形成大面积采空积水。距矿井开采的大白炭煤层垂距约110m。

第二，新农煤矿。开采煤层为须家河组第五段（T3xj5）高炭煤层，开采标高为+595～+540m，位于本矿高位，高炭煤层已基本采空，形成大面积采空积水。距矿井开采的大白炭煤层垂距约110m。新农煤矿矿界与红炉井煤矿平面重叠，重叠面积为1071275m2，但开采煤层不重叠。已关闭。

第三，东风煤矿。开采须家河组第三段（T3xj3）大白炭煤层，开采标高+555m～+480m。与矿井开采煤层相同。已关闭。

第四，向家寨煤矿。开采“下元炭”“草皮炭”“大白炭”三层煤层，开采深度标高为：下元炭+375～+150;草皮炭：+500～+275;大白炭：+425～+275，生产规模为24万t/年。开采的草皮炭煤层位于矿井开采煤层上部，对本矿矿井充水有一定的渗透补给作用。

②废弃老窑及采空塌陷。矿井范围内分布有4个老窑，即水井湾东、广东湾、周家大房子、大田屋基。4个老窑均开采浅部高炭煤层。开采规模较小，硐口均已封堵，有一定采空积水，老窑井口有水流出，流量0～0.8L/s，下距矿井开采的大白炭煤层155～85m。

③区域地层富水性。区内侏罗系中统沙溪庙组，三叠系上统须家河组第六、四、二段均为砂岩裂隙含水层，雷口坡组为岩溶含水层，富水性均为中等;须家河组一、三、五段均为以泥质岩为主的相对隔水层，富水性较弱。

④地下水补迳排条件。红炉井位于四川盆地中部偏南，为中低山地貌，降雨充沛，地下水径流体系复杂多元化。当含水层充实满盈或受隔水层阻隔，进入地下水深循环系统，在深切沟谷地带以泉水、暗河的形式由高位向低位运移到地形低洼处排泄;须家河组砂岩含水层、大气降水一部分沿节理裂隙渗入地下，另一部分则汇入溪沟。沿层间裂隙运移的地下水受上伏、下伏地层泥岩的阻隔而具有承压性。受南北构造线特征和西北高东南低的地形特点控制，区域地下水以高点分水岭为界分别向南东北西径流。

⑤水库、堰塘。矿区内有两个水库，即船石湖水库、红旗水库，水体宽15～180m，水深5～15m，是矿区内最大的地表水体。分布在须家河组第五段（T3xj5）、第六段（T3xj6）地层中，水量受气候控制，其补给主要源于大气降水及溪沟水。船石湖水库库底标高为598m左右，对应大白炭煤层标高+460～500m下距大白炭煤层埋深约98～138m。红旗水库库底标高为614m左右，对应大白炭煤层标高+390～420m下距大白炭煤层埋深约194～224m。

矿区内共有堰塘64个，主要分布在须家河组第五段（T3xj5）、第六段（T3xj6）地层中。堰塘多为人工土石堤坝，蓄水量约50～226734m3，堰塘最大容积约226734m3，最小容积约50m3，水深0.30～1.20m。大气降水为主要的补给水源。

4 矿井充水条件分析

①采空导水裂隙可影响的直接充水含水层。根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》（2000年）：

式中：Hm——冒落带最大高度（m）

Hf ——导水裂隙带（包括冒落带）最大高度（m）

M——累计采厚（m）

m——开采煤层层数

计算结果：矿井开采各煤层时，冒落带高度为6.63±2.5m，导水裂隙带的影响高度为37.5±8.9m。

可知：须家河组第四段（T3xj4）为富水性中等的砂岩裂隙含水层，下距大白炭煤层、草皮炭煤层分别为14.70m和84m。须家河组第四段（T3xj4）含水层是矿井开采大白炭煤层的顶板直接充水含水层。

②与矿井采掘活动相关的上覆、下伏含水层。据该区域的矿井观测资料，导水裂隙带高度一般是煤层采高的50～100倍，矿井开采煤层时，导水裂隙影响高度可达120m。可知，须家河组第四段（T3xj4）砂岩裂隙含水层是矿井开采大白炭、草皮炭煤层的顶板直接充水含水层，须家河组第二段（T3xj2）砂岩裂隙含水层是矿井开采草皮炭煤层的底板直接充水含水层。

③矿井涌水状态：

第一，矿井涌水量观测结果：正常涌水量为10.2～17.6m3/h。

第二，矿井涌水量预算。

采用单位面积涌水量比拟法计算矿井涌水量，预算时，矿井涌水量取值为：10.2～17.6m3/h。

式中：Q正常、Q最大——预测矿井正常和最大涌水量（m3/h）; Q0正常、Q0最大——比拟区域矿井正常和最大涌水量 （m3/h）; F——预测矿井开采面积（m2），取值为10519100m2; F0——比拟矿井开采面积（m2），取值为1465300m2。

计算结果为，矿井正常涌水量为27.3m3/h，最大涌水量为47.2m3/h。

5 矿井水患调查结论

根据煤矿调查的水患主要情况和矿井充水条件分析，矿井范围内的老空积水、顶板砂岩裂隙充水矿床等对矿井开采存有较大威胁，按照《四川省煤矿矿井水患现状调查技术要求》和《四川省煤矿矿井水患危险性分级标准》的规定，划定红炉井煤矿矿井水文地质类型为中等类型，矿井水患危险性级别为Ⅲ级，即较危险级。

6 結语

威远县红炉井煤矿，为防治水害事故的发生，落实煤矿防治水主体责任，2018年委托四川铸创安全科技有限公司按照《四川省煤矿矿井水患现状调查技术要求》对其矿井水患现状进行了全面调查，形成了《威远县红炉井煤矿矿井水患现状调查报告》，矿井按照《威远县红炉井煤矿矿井水患现状调查报告》的建议，采取了有针对性的防治措施，对生产过程中的水隐患进行了及时预报和整改，为矿井安全生产提供了可靠的保障。

【参考文献】

【1】国家安全生产监督管理总局令（第87号）煤矿安全规程[EB/OL].https：//www.chinacoal-safety.gov.cn/zfxxgk/fdzdgknr/zcfg/bmgz_01/202004/t20200401_347533.shtml，2016-02-25.

【2】煤安监调查〔2018〕14号.煤矿防治水细则[Z].

【3】国家煤炭工业局.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[M].北京：煤炭工业出版社，2000.

【4】川安监〔2014〕173号.四川省煤矿矿井水患现状调查技术要求[Z].