福建省翠屏山煤矿水患分析及防治措施

王木胜

（福建煤电股份有限公司翠屏山煤矿 福建龙岩 364000）

1 矿井地质构造概况

翠屏山矿井处于永福复背斜和龙岩复向斜之间，总体呈现为向东方向倾斜的单斜构造。由于地质构造深部有大幅度倒转褶曲，浅部和深部均有缓断层破坏，褶曲在剖面上成反S型，幅度大小不一，形态各异，轴面呈波状起伏［1］。主要大断层有北西走向的F0大断层，其直接切割底部灰岩水与煤层接触。东边向西倾的F4大断层，南边向南倾的F南1大断层。翠屏山矿区主要在这4 条大断层中间开采。矿区内小断裂构造较为发育，多处有火成岩侵入。

矿井开采水平分三个水平：第一水平+380 m 以上，第二水平+380 m～+200 m，第三水平+200 m 以下。目前矿井生产处于第三水平。

2 矿区水文地质特征

2.1 自然地理及地表水

矿区属构造侵蚀中低山地貌，地势山脉大致为北东高南西低，最高点位于勘探7 线东边山顶标高+906.3 m，最低点基准面位于矿区南边的水泥厂区标高+358 m，相对高差548.3 m。

本区为亚热带海洋性气候，平均气温为20 ℃，最高气温为39 ℃，最低气温为-5.6 ℃。一般情况下3—5 月为雨季，6—9 月因受台风影响，多雷阵雨和暴雨，10 月至次年2 月为旱季。

区内沟谷发育，地形切割强烈，有利于大气降水和地表溪沟水的自然排泄。矿区内无大的地表水体，大气降水为矿区的主要补给来源，而大气降水主要通过3 条河沟（冬料溪，黄坑河及十八层沟）最终汇入董邦溪。冬料溪源于矿区中部，在雨季时才会形成河流，其他时节基本干涸，流经矿区西南角，最终汇入董邦溪；黄坑河源于矿区外围东部，河流流向自东向西，流经矿区西北角，最终汇入董邦溪，降雨时是矿区东部的主要排水渠道；十八层坑源于矿区东北部，在雨季时才会形成河流，流向自东向西最终汇入董邦溪。

2.2 岩层含水性

矿井及周边地层出露从老至新主要有：二叠系下统栖霞组（P1q）、文笔山组（P1w）、童子岩组（P1t）、二叠系上统翠屏山组（P2cp）等地层。

栖霞组含水层：地表未出露，隐伏于深部F0断层以下及东部F4断层下盘，为厚层状可溶性石灰岩，含岩溶裂隙水，富水性不均匀。全区见灰岩钻孔26 个，其中4-7 号、6-9 号、8-9号、8-11 号、10-7 号和钢水2 号等6 个钻孔有严重漏水，其灰岩岩芯见有溶蚀现象，未见溶洞。翠屏山矿区内灰岩体埋藏较深，岩溶发育程度稍差，以溶蚀裂隙为主，浅部局部及构造带附近岩溶裂隙较发育，富水性较强，一般随着深度的加大而逐渐减弱，属不均匀弱-中等岩溶裂隙含水岩组。

文笔山组：厚约300 m，岩性以泥岩、粉砂岩为主，裂隙不发育，施工中未见涌漏水点，属隔水岩组。

童子岩组：为一套海陆交互相含煤沉积，厚754.5 m，分为一、二、三段，其中第二段为海相泥岩和粉砂岩，是稳定的隔水岩组。第一、三段由粉砂岩、细砂岩、泥岩及煤层等组成，含裂隙承压水。据钻孔岩芯水文地质编录资料，在+250 m 标高以上的岩层有明显的地下水活动痕迹，而在+250 m 标高以下岩层基本被裂隙方解石脉、石英脉完全充填，地下水活动微弱。除局部构造带影响外，未见明显的地下水活动痕迹，可见第一、三段含水性不均匀，富水性弱，为弱裂隙含水岩组。

翠屏山组：主要分布在井田中部和外围的东南部，岩性以中细粒砂岩、粉砂岩为主，底部常见砂砾岩层，含裂隙承压水，含水性不均匀，通常底部砂砾岩层，相对富水，施工中见涌、漏水孔各一个，涌漏水量小，为弱裂隙含水岩组。

2.3 断裂构造导水性

本区构造复杂，断裂构造及褶曲发育，总体为一向东方向倾斜的单斜构造，在井田深部褶曲出现大幅度的倒转现象，使区内煤系岩层的裂隙发育程度较区域上要强，缓倾角断层也较发育，严重破坏了煤岩层的连续性，而往往构造裂隙带会具有较强的导水性。

区内断层导水性强的的断层有F0、F4、F突，其他均为弱导水性断层。钻孔施工中所见断裂构造带大都存在不同程度的破碎～裂隙带［2］。钻孔简易水文地质观测资料表明，钻孔出现涌漏水的现象不多，仅8-11 号孔见F0发生了漏水，可见本区煤系地层中的断裂构造带一般充水性不强，而对盘为灰岩或者与灰岩含水体有沟通的构造带，受灰岩水地质特征影响往往使构造带具有一定的充导水能力。勘探阶段见有泉点在F4等构造带附近溢出，邻区见F4断层时，钻孔中发生掉块与漏水。矿井2014 年6 月12 日在施工309 采区-40 水平车场揭露F突断层时，发生突水，突水量400 m3/h。从以上资料可知，导水性强的F0、F4、F突断层，富水性较强，可能会对矿井造成突水事故，对矿井安全生产具有危害性。

根据翠屏山煤矿井田水文地质条件的特征，结合《煤矿防治水细则》中水文地质类型的划分依据，翠屏山煤矿水文地质类型应划分为中等类型。

3 矿区水患分析

3.1 大气降水及地表水影响

矿井地下水的主要补给来源为大气降水，地表大气降水是通过地表风化残坡积层、风化层裂隙带、构造带和采动裂隙带等渗入补给各含水岩层，然后向矿坑充水，成为矿坑的主要补给来源。由于直接充水岩层为童子岩组弱含水层，正常情况大气降水的渗入量较小，但在大暴雨时渗入量会增大。从翠屏山煤矿历年的矿坑涌水量与降雨量变化曲线及矿井水文地质长期观测分析，矿坑涌水量受大气降水影响明显。

矿区属中低山地貌，地表植被茂盛，区内山脉呈北东高南西低，最高位于7 线东边山顶标高+906.30 m，最低侵蚀基准面位于矿区南边的水泥厂区标高+358.00 m，相对高差548.30 m。区内沟谷发育，有利于大气降水和地表溪沟水的自然排泄。

矿区内无大的地表水体，主要有三条河沟，矿井主井标高为+380.00 m、风井标高为+515.00 m，主井旁的沟谷底部标高为+359.50 m，风井（+515.00 m）旁的沟谷底部标高为+498.00 m。根据矿井历年调查资料显示主井旁的沟谷历史最高洪水位标高为+361.50 m，低于主井标高18.50 m，风井旁的沟谷历史最高洪水位标高为+501.00 m，均不会对主井、风井造成洪水倒灌淹井事故。

3.2 周边相邻矿井及老窑积水影响

从该矿井最近调查周边相邻矿井及老窑26 个矿硐数据来看，目前这26 个矿硐均已全部关闭，有5 个煤矿硐开采最低标高在+320 m～+368 m，其积水通过各矿硐采空区、裂隙构造带等通道渗入翠屏山煤矿。这些矿硐采空区积水一部分流入翠屏山矿+380 m 水平，再通过+380 主井平硐流出地面，另一部分渗入翠屏山矿第二水平+380 m～+200 m，最后流入+200区段中央泵房，再从+200 水平直接抽排至+380 主井平硐流出地面。矿井+200 区段中央泵房排水能力符合《煤矿安全规程》要求，能够满足矿井生产需求。翠屏山煤矿目前开采在第三水平+200 m 以下，在各区段开采中未发现小煤窑对矿井开采造成影响，老窑积水威胁对矿井影响较小。

3.3 钻孔水影响

根据 《福建省龙岩市龙永煤田翠屏山勘探区综合地质报告》原始资料及钻孔简易水文地质观测资料，矿区内地质勘探钻孔共有134 个，少数漏水孔，封孔质量良好，达到了封口目的。各钻孔均按设计采用400 号以上水泥砂浆或泥浆封闭。钻孔多采用分段封孔，孔口标高+380 m 以上用浓泥浆注孔，标高+380 m 以下用砂浆封闭。

矿井在井下施工接近钻孔时，应采取探放水措施，坚持“有疑必探，先探后掘”，及时避开漏水孔，在漏水钻孔附近根据《煤矿防治水细则》留设60 m 的防隔水煤（岩）柱。

3.4 导水断层影响

从上述断裂构造导水性中可以得出，区内导水性强的的断层有F0、F4、F突，其他均为弱导水性断层。对于导水性强的F0、F4、F突断层，矿井应参照《煤矿防治水细则》规定，留设足够尺寸的防隔水煤（岩）柱及留设“四线”（即积水线、停采线、探水线、警戒线），禁止开采隔水煤（岩）柱。往往断层构造裂隙带较为破碎，其局部也会有一定的充导水性，而河流流经此断层破碎带时，此断层构造带容易成为导水通道，对矿井安全构成威胁。因此，矿井在施工过程中，应及时避开与河流直接接触的断层。

3.5 灰岩水影响

区内煤层与灰岩之间虽然大部分分布有相对稳定隔水的文笔山组地层，但由于后生构造发育，造成煤系地层与栖霞灰岩对口或构造带与灰岩水有了水力联系。因此，矿井要特别重视对灰岩水的预防，加强对灰岩的控制，不断完善灰岩顶界面图，并留设足够尺寸的隔水煤岩柱，以防突水灾害，确保安全生产。

4 防治措施

4.1 地表水防治

矿井通过多年投入大量量资金治理河床和地表塌陷区，取得了较好的治理效果。主要在地表两个塌陷区上方两测设引水渠或水泥浇灌（即474 邱江平斜井以外150 m 河沟治理及450 曾佳顺15 号洞以外100 m 河沟治理），将水引出塌陷区，沿地表塌陷区高处截流水沟，防止大地降雨，山坡积水沿塌陷区水渗入井下。建议矿井进一步加大做好对地表水疏导工作，疏导大青坑+482 新陂煤矿上部风井的地表水、+433 风井上部附近的水路和+450 风井上部煤台下部附近的水路，将地表水对矿井影响降至最低。

矿井应每旬指派防治水成员巡查对矿井安全生产有可能影响的地表河谷、排洪沟渠、护坡等重点部位。特别是在雨季期间，应加大巡查力度。每次降大暴雨前后，必须及时巡查地面情况和井下各观测站涌水量变化情况，及时分析并采取针对性有效措施。当发现暴雨、洪水灾害严重、有可能引发淹井时，必须立即紧急停产撤人，矿井重新恢复生产时必须在确认隐患险情已彻底消除后方可恢复。

4.2 老窑、老空积水防治

矿井开采目前在第三水平+200 m 以下，上述已分析出老窑积水全部通过矿井+380 主井平硐及+200 m 中央泵房排流至地面。虽然对矿井目前开采影响较小，但预防巷道坍塌堵塞形成新的积水区，矿井必须对可疑地段严格执行“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的防治水原则。

矿井老空积水应及时在矿井充水性图和相关图纸中标注采空区范围、积水量等情况，对已封闭巷道出水口的流量、水位、水质等进行定期观测及分析，合理划分矿井可采区、缓空区、禁采区，并在积水区外围严格设置“四线”。

4.3 矿井水防治

（1）采取对标管理，完善资料。矿井应认真搜集资料，比对分析，建立台帐，完善资料，归档管理，为防治水工作提供有力的依据。及时更新《煤矿防治水细则》规定的矿井充水性图等五大必备图件和15 种基础台帐资料。

（2）技术指导、设备到位。配足防治水专业技术人员、专门的探放水队伍和配足探放水作业人员人数，配备矿井水文地质类型相对应的探放水钻机及配套设备，严格落实井下探放水相关规定。

（3）采取强化培训，提高技能。矿井应定期开展防治水教育和培训，掌握井下探放水规定、透水预兆、应急自救，抢险处置等必要的防治水知识，熟悉避灾路线，并组织考试。每年至少进行1 次水害应急救援演练，并及时根据实际演练效果情况补充修订应急救援预案。通过强化防治水技术的培训、考试和预案的演练，提高了各级管理人员防治水专业知识，让广大职工对防治水知识有了进一步了解，提高了个人防灾、自救知识及能力。

（4）完善矿井排水系统。矿井进一步对+200 水平中央泵房的改造完善，提高矿井排水能力，做好+160 m 及+120 m 临时水仓的截排工作，减轻+0 水平中央泵房排水负担，提高矿井防灾搞灾能力。

4.4 断层构造带防治

矿井在施工过程中，应避开与河流直接接触的断层。对于F0、F4、F突断层，应按相关规范留设“四线”，并根据《煤矿防治水细则》留设足够尺寸的防隔水煤（岩）柱，禁止开采煤（岩）柱。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，施工中密切观注井巷围岩、断层构造破碎带、工作面等情况，发现有透水预兆时，必须立即停止作业，并采取相应防范措施。

4.5 灰岩水防治

加强对灰岩的控制，不断完善灰岩顶界面图，密切注意F0断层及其伴生断层，尽可能地控制F0断层及修改F0断层等高线图，在采掘工程平面图、水平切面图画出“四线”，以F0断层（灰岩水）为积水边界，在图纸上标注积水范围。参照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》和《煤矿防治水综合技术手册》，“四线”留设为60 m，积水区边界为积水线，积水线往外推60 m 为停采线，停采线往外推60 m 为探水线，探水线往外推60 m 为警戒线。在今后生产过程中，严格做到“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”原则。

F0的伴生断层有可能具有较强的导水性，比如已闭坑的福建省龙岩市东方二矿2011 年10 月20 日发生的井下突水淹井事故，东方二矿在井巷掘进过程中揭露F0的伴生断层，未引起重视，未采取探放水措施而导致淹井。因此矿井在井下施工过程中接近或揭露F0的伴生断层时，发现工作面有异常现象必须立即停止作业，撤离到安全通道，并立即上报矿井口调度室，矿井必须进行安全技术论证和采取探放水措施。

5 结语

通过对翠屏山煤矿的水文地质特征及水患分析，并结合矿井原始地质资料及实际情况，提出了相应合理有效的水害防治措施，对矿井安全生产有一定的促进作用。