矿井涌水量预测及水害防治管理

王 鹏

(山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局，山西 太原 030045)

1 前言

金达煤业为兼并重组矿井，兼并重组后矿井生产能力提高至12Mt/a，矿井主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。

二叠系下统山西组厚度49.22～76.50m，平均59.48m，岩性由灰黑色泥岩、砂质泥岩和灰、灰白色粉细砂岩及煤层组成，含煤6层，分别为1号、2上号、2号、3号、4号、5号煤层，4号煤层为较稳定大部可采煤层。煤层平均总厚度1.84m，含煤系数3.09%。

石炭系上统太原组厚度65.10～98.69m，平均73.89m，含煤7层，分别为7上号、7号、8号、9号、10号、11号、12号煤层。煤层平均总厚10.05m。

矿井隔水层有本溪组及太原组底部泥质岩类隔水层，太原组及山西组、上、下石盒子组灰岩、砂岩含水层层间泥质岩类隔水层。

对矿井充水有影响的水源主要有大气降水、地表水、含水层水及采空区水，其影响程度取决于上述各水体的发育程度或富水性，以及水体同开采煤层的关系。

2 矿井涌水量构成及预测

2.1 矿井涌水量构成

本煤矿未发生过矿井涌水、突水现象，矿井充水多以顶板渗水、淋水为主。

2.2 矿井涌水量预测

由于本煤矿有多年的开采历史，矿井涌水量与矿井产量有一定的相关性，因此，可用类比法预计矿井涌

水量。

矿井涌水量预计公式为[1]

Kp=Qo/Po

Q=Kp×P

式中：Kp——含水系数，m3/t；

Qo——矿井涌水量，m3/d；

Po——产量，t/d；

P——设计生产能力。

金达煤业现开采10号煤层，目前矿井现实际生产120万t/年，现矿井正常涌水量600m3/d(25.0m3/h)，最大涌水量804m3/d(33.5m3/h)。矿井核定生产能力150万t/年，平均日产量4 545t/d。经计算，经计算目前本矿富水系数为0.165～0.221m3/t。当矿井生产能力达到150万t/年时，预计矿井正常涌水量为750m3/d(31.25m3/h)，矿井最大涌水量为1 005m3/d(41.88m3/h)。

煤矿内11号煤层尚未开采，相邻矿也未采。由于煤矿内9号、10号、11号煤层同属于太原组，且太原组含水层富水性弱- 中等，层间距很小。9号、10号、11号煤层水文地质条件相似，故煤矿内开采11号煤层，矿井生产能力达150万t/年时，预测矿井涌水量与9号10号煤层相近。

今后随着开采范围的不断扩大，井下涌水量可能会增加，必须引起高度注意。另外，在煤层埋藏较浅的区段开采时，必须加强雨季地面的巡视工作，防止雨季洪水通过裂隙或尚未发现的废弃小窑巷道直接导入矿井而发生水害事故，必须严格按照《煤矿防治水细则》执行，加强矿井水文地质工作和防治水工作。

3 煤矿水害防治措施

煤矿内4号煤层已基本采空，9号煤层已大部采空，现开采10号煤层，10号煤层已部分采空。据调查井下主要出水点3个，其涌水情况见表1。

表1 煤矿涌水点情况统计表

本煤矿主要水害是采(古)空区积水，矿井水害防治措施有以下几个方面。

3.1 地面防水

(1)本煤矿井口和工业广场大多在沟谷边缘，虽然高于当地最高洪水位，但应在井口上缘相关地段挖凿截洪沟，防止山坡洪水对矿井造成危害。

(2)矸石和炉渣等固体废物不得弃于河中，以免淤积河床，造成堵塞。

3.2 井下防治水

(1)必须按矿井设计留设矿界、村庄煤柱及防水煤柱。

(2)坚持“预测预报，有掘必探，探掘分离，先探后掘，先治后采”的方针，因此在井下生产，特别是在采空区附近的煤层开采时，要提前进行探放水，防止造成透水事故[2]。

3.3 防治水应急预案

(1)经鉴定有较大出水和突水威胁或水灾已发生后，应紧急启动并进入突水事故应急救援预案工作。调度按预案通知所有水害抢险、营救、处理指挥部成员到调度待命。

①跟班队长、班长和安监员要负责迅速撤出受水威胁人员，清点人数，同时按预案程序要求，将具体情况迅速、准确报告矿调度和队值班。

②矿调度负责通知所有受水威胁地点的人员撤离，其他受水威胁地点的人员接到调度通知后，跟班队长、班长和安监员要迅速负责按避灾路线撤出受水威胁人员，清点人数，同时报告矿调度和队值班。

③施工单位跟班队长、班长要密切监测水情变化和所有水泵的排水情况，并与矿调度保持密切联系。

④矿值班调度员接到汇报后，做好记录，同时按该预案汇报有关领导，通知抢险、营救的相关单位做好待命准备。并与施工单位跟班队长、班长保持密切联系，掌握水情进展情况。

⑤在具备通风条件的收作上山上口附近建立现场指挥站，负责上传下达和现场抢险的领导、平衡。现场指挥站备有救生器、担架、医药急救器材和其他救灾设备、工具、材料等。

⑥有关矿领导接到调度电话通知后，会同相关职能科室和抢救、营救、处理指挥部成员一道深入现场，收集水文资料后，与指挥部成员制定方案进行实施。

⑦当发生遇险人员被困时，要及时通知矿山救护队，矿山救护队根据指挥部的命令，按照事故抢险、营救、处理方案，积极实施抢险救援工作。

⑧相关单位按预案准备足够的救灾材料，待命。

(2)当工作面产生突水，两巷道排水能力能满足时，要安排专人加强排水系统维护及排水，排水设备及设施保持正常运转，排水路线畅通。

(3)当工作面突水水量增加较快、预计排水能力达不到或排水能力已不能满足时，要切断电源，按避灾路线迅速撤离，进入安全地带。

(4)启动应急预案到结束，保运队和供电队要检测中央泵房的排水能力和中央变电所安全状况。当中央泵房的排水能力，出现危险信号时，要超前及时汇报，紧急启动第二层次的矿井水害抢救、营救、处理应急预案。

(5)事故处理结束后，恢复事故破坏的各个生产系统，使之正常运转，抢险救灾指挥部工作方可结束。

4 结论

通过对矿井的涌水量进行了预测，并提出了煤矿水害防治水措施。研究结果表明，矿井实际生产120万t/年，矿井正常涌水量600m3/d，最大涌水量804m3/d。当矿井生产能力达到150万t/年时，预计矿井正常涌水量为750m3/d，矿井最大涌水量为1 005m3/d。