晋邦德矿水文地质特征及矿井涌水量预测

李鹏飞

摘 要：晋邦德矿为解决矿井采掘过程中遇到的水文地质灾害，通过对矿山水文地质的监测，结合矿山水害防治准则，通过对辅二大巷进行钻孔注浆及设置截流墙有效的降低了辅二大巷的涌水量，维护了巷道工作面的安全生产，保障了矿山机械及人员的安全，为减少水害作出了贡献。

关键词：水文地质;水害防治;截流墙

1 前言

煤矿突水是矿山开采的重要影响因素，在矿山开采过程中，常见的水害有地表水体水害事故、冲积层水事故、灰岩溶水事故等。此前学者们对矿井的水文地质灾害防止作出了一定的研究。陈江峰，许亚坤[1]在已有的水文地质结构概念上建立了矿山水文地质新结构，并结合我国的实际情况对矿山的水害重新作出划分，为矿山安全地质提出了新方法及新的思路。为矿山的水文地质作出重要指导。罗荣华，徐卫东[2]对矿山水资源保护及矿山防水进行研究，通过采用相似模拟及野外监测等研究了含水层结构渗透性变化趋势。并分析了矿山水文地质面临的挑战，为矿山水文地质的发展作出指引。本文结合晋邦德矿的水文地质发育情况，制定针对性的地下水防治方案，保证了矿井的安全生产。

2 矿区水文地质简介

水文地质主要是指经过地下水的运动造成的灾害，包括了地下水变动、塌陷、滑坡等。据统计在2018年一共发生了对大2966起地质灾害，其中滑坡灾害共发生了1631起，占了总数的55%，其次崩塌和泥石流灾害发生的次数分列2.3位，分别为858和339起，剩余灾害总共发生138起。具体的比例图如图1所示。因此做好水文地质灾害的防治是十分重要的。

晋邦德矿井田面积达到9.011km2，产量为1.2Mt/a，开采的深度1120m至740m，井田南北约4km，东西约为3.5km。主要为山西组煤层。矿井采用立井斜井联合开拓，井下设置辅助井，辅助水平的标高为+885m，1个主水平，主水平的高度为+800，主要开采3#和4#煤层。4#号煤层结构较为简单，每层的厚度为0.5m～1.85m，每层平均厚度为1.5m，煤层的倾角为0°～4°，平均倾角为2°。

区域内煤系中的含水层分别为三西组的3#煤顶板及底板的砂岩中的裂隙含水层及太原组十下灰岩和太原组三灰的溶裂隙含水层，在部分的矿井侏罗系砂岩为直接含水层。三号煤的顶板和底板的砂岩含水厚度约为30m～60m，平均为40m左右，在此处域的钻孔最大涌水量为0.504L/s.m，三灰含水层的厚度较为均匀约为5m，最大的涌水量为0.480L/s.m。目前对矿区多个矿井进行探测發现最大的顶板底板出水量为577m3/h;三灰的矿井最大出水量达到450m3/h。所以对工作面进行一定的防水措施是必不可少的。

矿山常用的防突水方法可以分为三种，分别为抽排法、疏降法和堵截法。抽排法是将矿井中的水汇聚到井下的水仓，然后通过水泵将水抽至地面。堵截法主要是在井下建立隔水层，将煤层与水源进行隔离。疏降法通过井下钻孔对水位进行控制，来实现安全采煤。，所以为了解决矿山水害，矿山选用联合防治对雨水进行及时的处理。根据矿山的水文地质规范，矿井水防治的要求必须达到如下的要求：

①首先应当建立合理的排水系统，排水管路及排水泵的设置必须满足矿山的安全生产规范，用以保证夏季的雨水及时排除出;

②在巷道掘进过程中，必须遵循有疑必探，先探后掘。当遇到矿井水时先进行治理，完成治理后再进行开采;

③在井下的工作人员要进行防突水培训，在工作时遇到突水问题时必须停止采掘的工程，等待专业人士进行治理后再进行工作;

④保障矿井的水仓的最大有效蓄水量，及时对蓄水池进行排水处理。同时定时对井下管道进行检修，保证排水系统的正常运行;

⑤加强地质及水文补充探测，对井上及井下的探测结果进行结合，建立井下水位及水情的监测系统，对地下水进行实时监测;

⑥在雨季对地表的塌陷进行及时的填埋并且同时进行注浆，保证地表塌陷及裂隙不会加大地表的雨水渗透量;

⑦要认真对待矿井防止工作，在进行放水等工作时要进行及时的监测，将探水监测报告进行领导签字，保证任务的责任化制度。

3 矿区水害防治

在开采3#煤时，由于3煤的主要含水层为山西组砂岩的含水层，各含水层直接存在着一定的联系构成了一个完成的含水层体，当巷道及工作面掘进时会产生大量的涌水，涌水具有来势凶猛，流量大及压力高等特点，所以对涌水进行及时的治理十分必要。辅二大巷在掘进时由于三灰顶板富水丰富，需要对其进行一定的治理。首先对辅二大巷的144m～220m进行注浆，钻孔的出水量达到2～20m3/h，根据注浆比例注入水泥85.5t，水玻璃30t，双液比为1：0.4，水灰比为1：1，注浆的压力为23～30MPa，完成注浆后对注浆效果进行分析发现在完成注浆后，泥岩及砂岩垂向裂隙发育，巷道的遇水强度下降，钻孔的出水量控制在了4m3/h以下，辅二巷道的出水量得到了一定的控制，为了对辅2大巷的出水量进行进一步的控制，对辅二大巷的俩侧布置截流墙。考虑到辅二大巷的顶板的三灰含水层的水平裂隙发育较好，为了防止顶板淋水对该段水源进行补充，对该段的顶板作截流墙以达到切断水源横向补给的作用，将突水变成静水或有效的减小动水的运动速度。对顶板的含水层进行隔离，减小巷道顶板的淋水及含水层对顶板的压力，通过对含水层设置截流墙有效的保证了巷道的安全生产。截流墙布置示意图如图2所示。

通过设置截流墙有效的保证了顶板淋水的问题，有效的截断了横向水流的流动，减少了顶板淋水对水源的水力补给，较好维护了巷道的工作环境，保证了矿山设备及矿山人员的安全，保证了矿山的安全生产，有效的提升了矿山的经济效益。

4 结论

根据上面的叙述可以看成出，通过对晋邦德矿的水文地质的监测可以看出，矿山的主要水源为巷道顶板及底板砂岩中的裂隙含水层及太原组十下灰岩和太原组三灰的溶裂隙含水层，根据对辅二大巷的涌水分析，对辅二大巷的144m～220m段进行钻孔注浆有效的降低了辅二大巷的涌水量，并通过在巷道顶板建立截流墙有效的减小的巷道的涌水量，为矿山的安全作出一定的贡献。同时为了更好的保障矿山的安全，应当加强后续水文地质的监测，保证了矿井的安全生产。

参考文献：

[1]陈江峰，许亚坤.芦沟煤矿水文地质特征及矿井涌水量计算[J].煤矿安全，v.40;No.420（11）：39-42.

[2]罗荣华，徐卫东.某萤石矿井水文地质特征分析及涌水量预测[J].煤炭技术，2014，33（8）：38-40.