張 鑫

(山西陽(yáng)泉煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司五礦，山西 陽(yáng)泉 045209)

寺河煤礦礦井充水因素分析及水害防治技術(shù)

張 鑫

(山西陽(yáng)泉煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司五礦，山西 陽(yáng)泉 045209)

對(duì)寺河煤礦礦井充水因素進(jìn)行了逐一分析，提出了相應(yīng)的水害防治措施，總結(jié)了該礦存在的主要水害，綜合保障了該礦井的防治水安全。

寺河煤礦；礦井充水因素；水害防治

引 言

寺河礦位于沁水縣嘉峰鎮(zhèn)，批準(zhǔn)開(kāi)采3、9、15號(hào)煤層，目前僅開(kāi)采3號(hào)煤層，區(qū)域水文地質(zhì)單元屬延河泉域，水文地質(zhì)類(lèi)型為中等。

該礦地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，總體為單斜構(gòu)造，斷層較少，發(fā)育有18個(gè)陷落柱，無(wú)巖漿活動(dòng)，揭露4條沖刷帶。

為針對(duì)性地采取防治水措施，保障礦井防治水安全，本文對(duì)寺河煤礦礦井充水因素進(jìn)行了逐一分析。

1 礦井充水因素分析及水害防治

1.1 地表水體

井田地表河流較發(fā)育，但大多河流為季節(jié)性河流，平時(shí)水量不大。井田內(nèi)3、9、15號(hào)煤層埋深大都在200 m以上，一般情況下地表水不會(huì)對(duì)3、9、15號(hào)煤層開(kāi)采造成影響。僅東區(qū)東部邊界附近埋藏較淺，開(kāi)采該地段時(shí)，有可能受到地表水影響。在煤層埋藏淺部開(kāi)采時(shí)，頂板裂隙發(fā)育，含水性增強(qiáng)，這樣充水含水層直接接受降水補(bǔ)給，礦井充水隨降水量增多而增大。因此，淺埋藏地帶及溝谷地帶大氣降水通過(guò)不同介質(zhì)的空隙和途徑滲入礦井內(nèi)，成為礦井充水的主要因素。

因?yàn)榫飽|部邊緣建有寺河水庫(kù)、沙溝水庫(kù)2座水庫(kù)。寺河礦按相關(guān)規(guī)定對(duì)水庫(kù)留設(shè)有足夠煤柱，所以上述水庫(kù)對(duì)礦井的安全生產(chǎn)沒(méi)有影響。

礦井工業(yè)場(chǎng)地最低標(biāo)高為535.5 m，主斜井井口標(biāo)高為560 m，副斜井井口標(biāo)高為535.35 m，上述標(biāo)高均大于最高洪水位標(biāo)高535.3 m。所以，洪水對(duì)主、副斜井井口及工業(yè)場(chǎng)地不構(gòu)成灌井威脅。

1.2 構(gòu)造

寺河礦發(fā)育斷層，一般規(guī)模不大，且據(jù)鉆孔揭露，多呈現(xiàn)隔水性。根據(jù)該礦巷道揭露小斷層情況，大多不涌水。

寺河礦發(fā)育有18個(gè)陷落柱，不排除有其他隱伏陷落柱。其中，井下實(shí)際揭露的10個(gè)陷落柱導(dǎo)水性均較弱。

根據(jù)采掘銜接提前應(yīng)用三維地震勘探及二次解釋技術(shù)、電法等地面物探工程及井下槽波、瞬變地磁電法勘探等井下物探工程，查明井田范圍內(nèi)的斷層、陷落柱及其含導(dǎo)水性。

1.3 采(古)空區(qū)積水

寺河礦3號(hào)煤層經(jīng)過(guò)多年開(kāi)采出現(xiàn)了大面積的采空區(qū)。根據(jù)礦井充水性圖，3號(hào)煤層存在采空區(qū)積水24處，積水量總計(jì)178.91萬(wàn)m3。一方面，采用物探等手段，結(jié)合本礦的采空區(qū)充水系數(shù)進(jìn)一步計(jì)算校對(duì)采空區(qū)積水量；另一方面，嚴(yán)格執(zhí)行三線管理，在同層采空區(qū)積水對(duì)采掘活動(dòng)有威脅時(shí)嚴(yán)格進(jìn)行探放水工程，消除安全隱患。

寺河煤礦相鄰煤礦均為整合礦，整合前大部分已關(guān)閉，關(guān)閉后井下長(zhǎng)時(shí)間不通風(fēng)、不抽水，井下會(huì)積蓄不同程度積水。由于井口已經(jīng)全部封閉及填埋，現(xiàn)井下的積水量調(diào)查不是很清楚。在井田邊界進(jìn)行采掘活動(dòng)時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)采(古)空積水的探放水工作，以保證安全生產(chǎn)。

1.4 導(dǎo)水裂隙帶

經(jīng)計(jì)算，3號(hào)煤層導(dǎo)水裂隙帶最大高度為64.59 m。3號(hào)煤層導(dǎo)水裂隙帶可能波及地表(在井田東部煤層埋藏較淺處)，與地表水產(chǎn)生水力聯(lián)系，應(yīng)加強(qiáng)井田東部埋深較淺處的地表防治水隱患排查，并在井田東部埋深較淺處布置采掘工程時(shí)加大井下掘進(jìn)巷道及回采工作面排水泵的排水能力[1]。

經(jīng)計(jì)算，15號(hào)煤層導(dǎo)水裂隙帶最大高度為80.04 m。根據(jù)礦井綜合柱狀圖，導(dǎo)水裂隙帶可能延伸到3、9號(hào)煤層。在礦井以后開(kāi)采15號(hào)煤層時(shí)，應(yīng)提前對(duì)上部3、9號(hào)煤層采空積水施工探放水工程。疏放采空區(qū)積水后，應(yīng)經(jīng)過(guò)疏放效果驗(yàn)證后方可安全生產(chǎn)，以預(yù)防上部3、9號(hào)煤層采空積水經(jīng)導(dǎo)水裂隙進(jìn)入15號(hào)煤層，發(fā)生水害。

表1為各煤層導(dǎo)水裂隙帶高度表。

表1 各煤層導(dǎo)水裂隙帶高度表

1.5 奧灰水

寺河礦奧灰水水位標(biāo)高480.0 m～520.0 m，而3號(hào)煤層底板標(biāo)高390 m～650 m，15號(hào)煤層底板標(biāo)高310 m～550 m。顯然，3、15號(hào)煤均存在局部帶壓?jiǎn)栴}。突水系數(shù)公式見(jiàn)式(1)。

(1)

式中：T為突水系數(shù)，MPa/m；P為底板隔水層承受的水頭壓力，MPa；M為煤層底板與奧陶系灰?guī)r頂之間距離，m。

經(jīng)計(jì)算，3號(hào)煤層突水系數(shù)Ts最大為0.019 39 MPa/m，突水系數(shù)均小于正常塊段內(nèi)臨界突水系數(shù)0.10 MPa/m，也小于構(gòu)造破壞臨界突水系數(shù)0.06 MPa/m，奧灰?guī)r溶水對(duì)井田內(nèi)3號(hào)煤層開(kāi)采基本無(wú)影響，屬于相對(duì)安全區(qū)[2]。

15號(hào)煤層突水系數(shù)Ts最大為0.073 3 MPa/m，突水系數(shù)大于構(gòu)造破壞臨界突水系數(shù)0.06 MPa/m，當(dāng)15號(hào)煤層臨界突水系數(shù)為0.06 MPa/m時(shí)，煤層底板標(biāo)高為298 m。在有構(gòu)造破壞情況下，15號(hào)煤層底板標(biāo)高298 m以下范圍有突水的可能。

根據(jù)采掘銜接提前應(yīng)用三維地震勘探及二次解釋技術(shù)、電法等地面物探工程及井下槽波、瞬變地磁電法勘探等井下物探工程，查明井田范圍內(nèi)特別是帶壓開(kāi)采區(qū)域的斷層、陷落柱及其含導(dǎo)水性，若發(fā)現(xiàn)導(dǎo)水構(gòu)造，提前進(jìn)行注漿封堵。

2 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述礦井充水因素的逐一分析，該礦目前存在的主要水害為：

1) 東部邊界附近埋藏較淺處受地表水害；

2) 同層采空區(qū)積水及周邊煤礦老空水害；

3) 構(gòu)造復(fù)雜的帶壓開(kāi)采區(qū)域受奧灰水害。

礦產(chǎn)生產(chǎn)中，要嚴(yán)格按照《煤礦防治水規(guī)定》采取防治水措施，保障礦井安全。

[1] 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局,國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦防治水規(guī)定[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2009.

[2] 吳光亮.寺河礦3號(hào)煤層開(kāi)采承壓水防治技術(shù)研究[J].中國(guó)煤炭地質(zhì),2009(2):49-53.

WaterfillingfactoranalysisandwaterdisasterpreventionandcontroltechnologyinSihecoalmine

ZHANGXin

(MinmetalsofYangquanCoalIndustry(Group)Co.,Ltd.,YangquanShanxi045209,China)

The water filling factors in Sihe coal mine are analyzed one by one, and the corresponding water disaster prevention measures are put forward. The main water disasters in Sihecoal mine are summarized, comprehensively guaranteeing the water control safety of the mine.

Sihe coal mine; water filling factors of mine; water disaster prevention and control

2017-03-03

張 鑫，女，1985年出生，2012年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)，助理工程師，主要從事煤礦地質(zhì)工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.03.43

TD745

A

1004-7050(2017)03-0126-02

煤礦工程