凉山州益门煤矿水患调查及隐患分析

文有权

摘  要：文章以凉山州益门煤矿水患调查工作情况为例，简述了水患调查的主要内容和矿井充水条件分析，按照《矿井水文地质类型划分报告》和《四川省煤矿矿井水患危险性分级标准》准确划分了矿井水文地质条件复杂程度和矿井水患危险性等级，为矿井防治水工作和水患治理提供了科学保障，具有典型的借鉴作用。

关键词：煤矿;水患调查;隐患分析

中图分类号：TD79 文献标志碼：A         文章编号：2095-2945（2020）26-0050-03

Abstract： Taking the flood investigation in Yimen Coal Mine in Liangshan Prefecture as an example， this paper briefly describes the main contents of the flood investigation and the analysis of mine water filling conditions. The complexity of mine hydrogeological conditions and mine flood risk grade are accurately classified according to "Mine Hydrogeological Type Classification Report" and "Sichuan Coal Mine Flood Hazard Classification Standard"， which provides a scientific guarantee for mine water prevention and control and can be used as a typical reference.

Keywords： coal mine; flooding investigation; hidden danger analysis

引言

煤矿水害是与煤矿瓦斯、火灾、顶板等并列的煤矿生产、建设过程中的主要安全灾害之一。近年来，随着矿井开采深度、开采强度的增大，煤矿水害事故发生的频率、人员伤亡、经济损失都呈现出明显的上升趋势，使矿井防治水和水患治理工作显得尤为突出和重要。

凉山州益门煤矿根据《煤矿防治水细则》和《煤矿安全规程》等相关要求，落实煤矿防治水工作主体责任，及时开展了煤矿水患调查工作，按照《矿井水文地质类型划分报告》和《四川省煤矿矿井水患危险性分级标准》，准确划定了矿井水文地质条件复杂程度和矿井水患危险性等级，为近年来采取针对性措施治理水患和水患“0”事故成绩的取得提供了可靠保障。

1 煤矿基本情况

凉山州益门煤矿位于四川省会理县城17°方向，直线距离约23km处，行政区划属会理县益门镇。2011年，四川省经信委核定矿井生产能力为600kt/a，是凉山州冶金、机械、电力、轻化工、民用煤供应基地，是凉山州煤炭工业的骨干企业，也是川西地区的重要煤炭基地。

益门煤矿批准开采范围由18个拐点坐标圈定，面积为1.7626km2，开采煤层5层，即C1、C2、C3、C6、C11煤层，开采深度为+2185m～+1740m。各煤层顶底板岩性相似，纵横岩相变化迅速，缺乏标志层，常为厚薄不等的石英细砂岩、粉砂岩、钙质与砂质粘土岩交错互层。

矿井为“平硐+斜井”联合开拓方式，共有6个井筒，即+1943m新平硐、+1943m主斜井、+1943m副斜井、+2024m二平硐、+2024mC3平硐和+2142m回风平硐。

矿井正常涌水量为118.0m3/h，最大涌水量为182.0m3/h。矿井+2024m水平以上北翼涌水从+2024m二平硐、+2024mC3平硐水沟自流排出;矿井+1943m水平以上南翼涌水从+1941m新平硐水沟自流排出，矿井+1943m水平以下涌水从+1810m水仓经+1943m副斜井“一级排水”至地面水沟。+1810m水平井底车场设有中央水泵房，主、副水仓，水仓容积分别为839m3和656m3。水泵房内设有工作泵、备用泵、检修泵各一台，其型号均为150D-30×6型，水泵额定排水量为119-190m3/h，水泵额定扬程180m。主排水管和备用排水管均为Φ159×5无缝钢管，排水高差135m。两趟排水管路并联，中央水泵房为双回路供电。

矿井因探放水措施不到位，于1994年3月23日在+1941m水平32号勘探线以西采区C5煤层3-1石门上山穿水，导致1人死亡;2000年10月28日在+2024m水平东五采区+2094m水平三顺透水，导致两人死亡。

2 煤矿水患调查情况

根据《会理县益门新山区关闭煤矿矿井水患普查报告》[3]和《凉山州益门煤矿矿井水患现状调查报告》[4]显示：

2.1 相邻煤矿对矿井开采无影响

会理县扶贫福利煤矿位于益门煤矿北东侧，该煤矿建于1999年，于2013年12月9日关闭。关闭前开采+2340～+2185m标高间的C3煤层，开采走向长约450m。矿井水通过水沟自流排出，实测流量为144m3/h。

下村乡新山煤矿位于益门煤矿北侧。该煤矿建于2001年，于2013年7月关闭。根据《会理县益门新山区关闭煤矿矿井水患普查报告》[3]：“矿井关闭前开采C1、C2、C3煤层，推测形成采空区总投影面积约53775m2。”

会理县益门镇煤矿位于益门煤矿西北侧上部。开采下界标高分别为+2080m，+2185m，开采上界高差达100多米。于2015年关闭;矿井水通过平硐水沟自流排出，实测流量为50m3/h。

会理县白果湾煤矿位于益门煤矿西侧，目前处于整合建设阶段;与该矿无重叠。

2.2 废弃小窑及采空塌陷无积水

益门煤矿浅部矿体原划归益门乡镇企业开采，形成了“矿区浅部由乡镇或集体企业、个人开采，下部由益门煤矿开采的格局”。调查发现从矿井+2024m二平硐～+2155m风井范围内有很多塌陷坑，且有明显的沉降现象;矿井已通过回填矸石来处理塌陷坑及沉降，未见明显积水。

2.3 区域及场地稳定性稍差

益门矿区位于四川省南部金沙江地震区范围内，所处区域地震烈度为Ⅷ度，区域稳定性较差。区域岩层为层状岩体，岩层倾角较陡，矿山植被不发育，在暴雨季节，易出现滑坡、泥石流等地质灾害。

2.4 矿区地质构造复杂、水文地质条件中等

矿区位于益门复式背斜东翼，被震旦系和寒武系地层组成的群山包围;地层走向平均为北东20°，倾角变化较大，一般为50°～75°;受强烈构造运动影响，断层发育。主要构造形式为近南北向的益门复式不对称背斜西推东倾的叠瓦式断层，矿区地质构造极复杂。

矿区水系属安宁河水系之益门河支流，区内地表水主要靠大气降水补给，受水面积约3km2，排泄方式主要是以径流排泄和片流排泄。矿区内水文网纵横交错，主要水流为益门河及其各支流。其中以益门河及炭山沟水对矿床开采影响最大，流量变化也异常不均，洪水期水流湍急。

矿区范围主要分布有季节性溪涧，即炭山溪沟和楼房湾溪沟，常年无水。矿区南东边界处为益门河，流量为0.065m3/s～186m3/s。洪水和枯水季节水位高差2.75m。最高洪水水位在益门煤矿+1941m新平硐附近上游的老山坪大桥处，標高为+1939.75m。

矿井所在区域属近似亚热带气候，年最大降水量1597.4mm，气象灾害有暴雨、大雨、大风和冰雹等，可酿成洪水，次生泥石流和滑坡等地质灾害。

3 矿井充水条件分析

3.1 矿井含水层与隔水层

3.1.1 含水层

（1）灰岩溶蚀裂隙承压含水层，系寒武系下统龙王庙组、上统二迭系含水组，该层为碳酸盐岩夹碎屑岩地层，其特点是碳酸盐岩含有泥、砂质成分，夹碎屑岩或与碎屑互层，总体上岩溶发育不强烈，中等富水，泉流量一般为1L/s～5L/s。与开采煤层高差67m。

（2）砂岩含水层，系寒武系下统筇竹寺组，砂岩裂隙承压含水层。本层以砂岩为主，夹页岩及灰岩，含水性中等。与开采煤层高差100m。

（3）震旦系灯影组碳酸盐岩岩溶承压含水层：本层岩溶发育，含水量分布不均，多受断层控制，在断层带内岩溶发育、含水丰富，其它地段含水较弱。与开采煤层高差160m。

3.1.2 隔水层

（1）下奥隔统红石崖组（Q1h），本组为紫红色砂岩与页岩互层，岩性致密。

（2）中上寒武统西王庙组（E2x）：该组为紫红色砂质页岩夹砂岩，岩性致密。

3.2 煤层顶板充水情况

矿井开采煤层系三叠系上统白果湾组（T3bg），煤层最大采高约为10m，煤层倾角45°～90°，采用全垮落法管理顶板，煤层回采后冒落带最大高度（Hc）和导水裂隙影响高度（Hf），按《矿区水文地质工程地质勘探规范》[5]：

式中：Hc-煤层开采后的直接冒落高度（从煤层顶面算起的法向高度），m;Hf-裂隙下沉带高度，m;M-煤层采高（按10m计算）;n-煤开采分层数（1个分层）。

计算结果：冒落带最大高度为40m，导水裂隙影响高度为191.8m。

可知：导水裂隙“穿过了所有含水层”，高度达到了砂岩含水层位，其含水层水对矿井开采有直接影响。

3.3 煤层底板充水情况

三叠系上统白果湾组（T3bg）煤系地层角度不整合于下伏震旦系、在寒武系地层之上。可知，底板含水层对煤层开采充水有影响。

3.4 矿井涌水状态

（1）矿井涌水观测结果[4]：矿井涌水量为80m3/h，井下涌（出）水点主要有以下4处，见表1。

（2）矿井涌水量预计

采用开采单位面积涌水量比拟法预算矿井涌水量。

式中：Q0-比拟矿井涌水量，正常值为118.0m3/h，最大涌水量为182.0m3/h;Q1-预算矿井涌水量;S0-矿井当前采空区平面投影面积（3.912km2）;S1-矿井未采区平面投影面积（0.516km2）。

计算结果：正常涌水量162.0m3/h，最大涌水量240.0m3/h。

3.5 地下水补、径、排条件

矿井水文地质单元属安宁河水系之益门河支流。在受河流的横向切割下，该单元具有相对独立的分水岭和地表及地下水补给、径流、排泄系统。矿区年均降雨量在1000mm以上，一部分贮存于残、坡积土层中，并缓慢下渗至下伏含水层和采空区，另一部分则沿地表流入溪沟。

矿井含水层、岩溶、砂岩裂隙是矿井充水的主要矿床。

4 矿井水患调查结论

（1）益门煤矿受采掘破坏或影响的孔隙、裂隙、岩溶含水层，补给条件等均为一般，有一定的补给水源;含水层单位涌水量q？燮0.1（L·s-1·m-1）;矿井采空区范围较大，存在少量老空积水，位置、范围、积水量清楚;矿区地表水排泄条件较好，地下水补给及排泄条件好，矿井涌水量较小，正常涌水量小于180m3/h，最大涌水量小于300m3/h;突水量Q3？燮600m3/h;矿井偶有突水，采掘工程受水害影响，但不威胁矿井安全;防治水工作简单或易于进行。根据《煤矿防治水细则》[2]，该矿水文地质条件复杂程度划定为中等类型。

（2）益门煤矿“各类水患有一定危险性和隐蔽性”。根据《四川省煤矿矿井水患危险性分级标准》，该矿水患危险性等级划定为“危险级”（Ⅱ级）矿井。

5 结束语

凉山州益门煤矿，为落实煤矿防治水主体责任，2017年委托有水患调查能力的机构对其矿井水文地质、矿井水患进行了全面调查，并按调查报告的结论和建议，采取了有针对性的防治水措施，对生产过程中的水隐患进行了及时预报和整改，实现了水患“0”事故，为矿井正常生产、安全发展提供了可靠的安全保障。

参考文献：

[1]煤矿安全规程（2016年版）[S].国家安全生产监督管理总局令，第87号，2016.

[2]煤矿防治水细则[S].国家煤矿安全监察局，煤安监调查[2018]14号，2018.

[3]会理县益门新山区关闭煤矿矿井水患普查报告[R].会理益门煤矿生技科，2017.

[4]凉山州益门煤矿矿井水患现状调查报告[R].四川省安全科学技术研究院，2017.

[5]矿区水文地质工程地质勘探规范[S].GB12715-91.

[6]四川省煤矿矿井水患危险性分级标准[S].四川煤矿安全监察局，2014.