露天矿区的矿井水害分析及防治建议

李 峰

（山东省煤田地质局第三勘探队，山东 泰安 271000）

1 井田概况

露天矿区位于所研究区域的中部，以F10断层为界分为南北两区。其南部边界为露天矿区各矿层露头；北部边界为各矿层的-1500m底板等高线；西部边界浅部为F2断层，落差170m～270m，深部为F8断层，落差0～83m；东部边界浅部、深部均以人为边界[1]。

2 矿井水害分析

（1）地表水害

地表水系主要有地区主河及其支流，汇集后自东北至西南流经本井田浅部水平地面，该河流为一季节性河流，雨季降水充沛，河水流量增加，之后迅速减小，其与含水层的直接联系较弱，通过补给流砂层，对矿井涌水量间接补给，补给量有限。根据历史资料记载，矿井最高洪水位线为+171m，矿主副井口标高均高于最高历史洪水位线。河流上游及其支流建有东周水库、金斗水库等，对洪水起到控制调节作用。矿区地处丘陵地带，南高北低，地表一般不会形成大面积的积水区域。

浅部开采时，地表水主要通过古空、老空、盗采沙坑等进入矿井，矿区专门对浅部古空、老空、盗采沙坑等存在隐患的区域进行排查分析，制定治理方案。对发现的古空区、沙坑、塌陷区，进行回填治理；对存在积水的老空、老窑区，进行疏放水并及时回填等。露天矿区制定了地表水患巡查制度，及时发现水害隐情，及时处理。目前浅部地区-210m水平为生产水平，地表水可通过矿层露头进入矿系地层当中，因此局部受地表水害威胁。

深部水平开采时，地表水主要通过断层、裂隙、封闭不良钻孔等进入矿井。露天矿区目前未发现导水断层，开采深部下组矿产的导水裂隙带未导通地表，未来采掘区域内不存在封闭不良钻孔，因此深部水平开采时，矿井一般不受地表水害威胁。

（2）老窑水害

井田浅部以南丘陵地带，存在较多的古井、老窑，老窑水可通过古井、古巷进入矿井。在矿区第一次开采设计时，进行了钻探验证，（矿井钻孔资料古字号钻孔）并留设了足够的保安矿柱，对已有的古空区进行了隔离，现今有井口位置的小井3个，并且井口进行了抬高加固，地面进行了铺垫及硬化处理，洪水一般不会进入。

（3）本矿井老空水害

目前，矿井内老空积水区有6处，积水总面积13.76万m2，总积水量9.67万m3，主要分布在二采区、三采区，积水区位置、范围、积水量清楚。矿井内6处老空积水区已标记在矿井充水性图及采掘工程平面图上，并做好了“三线”标注，采掘活动接近上述采空积水区时，提前进行探放，消除老空积水区安全隐患。正常情况下，本矿井老空水不会对矿井安全生产构成威胁。

（4）顶板水害

①山西组砂岩裂隙水害

开采山西组2、3、4号矿受影响的顶板含水层为山西组砂岩裂隙水。矿井实际揭露资料表明，该含水层水多以裂隙淋水形式进入矿井，浅部地下水循环条件较好、富水性较强，矿井涌水量较大；深部由于埋藏较深，其上又有数百米厚的古近系隔水层覆盖，地下水循环条件差，以构造裂隙水为主，富水性变弱，矿井涌水量明显减小。目前矿井生产主要集中在深部水平，深部山西组砂岩裂隙含水层水富水性弱，及时疏排，一般不会威胁矿井生产。

②太原组顶板水害

开采11矿层，受影响的顶板含水层为太原组砂岩裂隙水，该含水层含水微弱，一般以滴水、少量淋水等形式流入矿井，对矿井生产影响较小，一般不会威胁矿井安全生产。11号矿上距一灰99.8～141.1m，开采11矿层不会波及一灰含水层，因此一灰不会威胁矿井安全生产。

开采13矿层，受影响的顶板含水层为其直接顶四灰。四灰露头位于古河床边缘，主要靠大气降水入渗补给。目前矿井生产在深部水平，深部四灰含水层富水性弱，井下揭露基本全部干燥无水，仅在构造破碎带附近局部有少量淋水、滴水，及时疏排，一般不会威胁矿井安全生产。

15号矿直接顶、底板均为砂、泥岩，一般不含水。上距13号矿10.60m左右，距四灰12.10m左右。15号矿层开采时导水裂隙带可导通至13号矿采空区，回采13矿层采取自然疏水，虽一般不会产生13矿层老空水，但仍应做好超前探放水工作；四灰在13矿层开采过程中会疏干，一般不会威胁矿井安全生产。

（5）底板承压水害

①上组矿层底板灰岩水害

山西组6矿层受影响的底板含水层为一灰水。一灰含水层露头位于柴汶河古河床范围内，接受第四系潜水补给。据实际揭露，-210m水平以下基本干燥无水，揭露时仅见有被方解石脉充填的少量裂隙，仅局部有淋水，因此开采上组矿一般不受底板水害威胁。

②下组矿底板水害

下组矿开采受底板水影响的含水层为太原组徐灰、草灰和奥陶系灰岩含水层。徐灰、草灰含水层下距奥灰较近，受构造及采动影响可能局部接受奥灰水补给。目前矿井在深部水平生产，深部奥灰含水性极不均一，虽然多数部位含水，且有较大水压，但是水量较小，在采取适当防治水措施后，能够对下组矿实现安全开采。正常情况下，下组矿开采受奥灰水影响，但不威胁矿井安全，但局部尤其在断裂构造附近，隔水层有效厚度降低，矿层开采受奥灰水害的影响加大。

3 水害防治建议

（1）加强对地表积水区、塌陷坑巡查力度，对异常区域及时采取措施治理，消除地表水害隐患，防止遭遇特大暴雨而发生水害事故。

（2）建立健全水害预测预报制度，对矿井生产区域的地质构造情况、水害类型等进行预测预报，提出预防处理水害的措施。

（3）定期开展水害隐患排查，每年制定水情水害年预报；每月提交水情水害预报；并针对性地进行临时水情水害预报。

（4）矿井所有采掘头面严格执行“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则，在作业措施及规程做出明确规定。

（5）定期（以及雨季前）清理水仓和疏通水沟，维护好水泵和排水管路。特别要加强雨季“三防”工作，提高供电、排水设备、设施的安全保障能力，雨季前必须进行水泵排水联合试运转，并编制联合试运转报告，以保证井下水流畅通和供电排水设备完好。

（6）矿井深部区域的地质条件偏复杂，对矿层开采影响较大，矿井深部的11、13、15矿层开采受底板奥灰水威胁，必须采取可靠的技术措施，在进行物探、钻探，建立完善的疏排水系统与水文观测系统后，方可在安全水压范围内进行带压开采。

（7）在进行深部矿层开采时，对物探查明的徐、奥灰富水区应引起足够重视，特别是断层附近交汇处的富水区，应做好井下超前探和注浆加固工作。随着矿层埋深的增大，深部的压力加大，弱富水区也可能会对矿井造成较大的危害，在生产中应引起足够重视。

（8）进一步完善下组矿各采区水文观测系统，对矿井老空积水要加强排查，附近有采掘活动时要将上覆老空积水疏干，对同一矿层的积水要留设足够的矿柱。加强对矿井周边相邻矿矿采掘情况及老空区积水情况的调查，杜绝超层越界现象发生。