曾文忠 丁華君 葉學(xué)輝

Flood Disaster Investigation and Hidden Danger Analysis of Honglujing Coal Mine in Weiyuan County

ZENG Wen-zhong， DING Hua-jun， YE Xue-hui

【摘? 要】論文以威遠(yuǎn)縣紅爐井煤礦水患調(diào)查情況為例，簡述了煤礦水患調(diào)查的主要內(nèi)容和礦井充水條件，按照《四川省煤礦礦井水患危險(xiǎn)性分級標(biāo)準(zhǔn)》劃定了礦井水文地質(zhì)條件類型和礦井水患危險(xiǎn)性級別，為礦井預(yù)防水患事故的發(fā)生提供了基礎(chǔ)依據(jù)，具有一定的借鑒作用。

【Abstract】Taking flood disaster investigation of Honglujing Coal Mine in Weiyuan County， this paper briefly describes the main contents of mine flood disaster investigation and mine water filling conditions， and delimits mine hydrogeological conditions types and mine flood risk levels according to "Sichuan Province Coal Mine Flood Risk Classification Standard"， which provides a basic basis for the prevention of mine flood accident and has a certain reference function.

【關(guān)鍵詞】煤礦;水患;調(diào)查與分析

【Keywords】coal mine; flood disaster; investigation and analysis

【中圖分類號】TD79? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）05-0156-03

1 引言

煤礦水害是煤礦生產(chǎn)、建設(shè)過程中“五大”主要安全災(zāi)害之一。近年來，隨著小型礦井的分類處置，關(guān)閉礦井的增多和礦井開采規(guī)模和強(qiáng)度的增大，煤礦水隱患和水害事故發(fā)生的可能性都呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢，使礦井安全生產(chǎn)受到了較大威脅。

威遠(yuǎn)縣紅爐井煤礦根據(jù)《煤礦防治水細(xì)則》和《煤礦安全規(guī)程》等相關(guān)要求，按照《四川省煤礦礦井水患現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)要求》的規(guī)定，委托了有調(diào)查能力的技術(shù)機(jī)構(gòu)，及時(shí)開展了煤礦水患調(diào)查工作，并按照專業(yè)型技術(shù)調(diào)查人員的建議，采取了有針對性的預(yù)防措施，為礦井持續(xù)的安全生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)保障。

2 煤礦基本情況

威遠(yuǎn)縣紅爐井煤礦位于威遠(yuǎn)縣城北西316°方向、直線距離29km處的威遠(yuǎn)縣連界鎮(zhèn)新農(nóng)村境內(nèi)。行政區(qū)劃屬威遠(yuǎn)縣連界鎮(zhèn)。紅爐井煤礦批準(zhǔn)礦區(qū)面積為10.5191km2，開采標(biāo)高為+560m～+285m，準(zhǔn)許開采大白炭煤層、草皮炭煤層。礦井核定生產(chǎn)能力21萬t/年，高瓦斯礦井，開采煤層自燃傾向性等級為Ⅲ級，不易自燃，煤塵有爆炸危險(xiǎn)性;開采煤層頂板為粉砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁巖和厚層塊狀砂巖;煤層底板為黑色泥巖、深灰色泥質(zhì)粉砂巖。

礦井現(xiàn)有5個(gè)井筒，即主斜井、副斜井、人行斜井、進(jìn)風(fēng)斜井、回風(fēng)斜井。目前井下巷道系統(tǒng)均布置在草皮炭煤層內(nèi)，大白炭煤層暫未開采。

礦井采用“一級機(jī)械方式”排水，設(shè)有兩套排水系統(tǒng)，一套排水系統(tǒng)是在主斜井井底車場附近設(shè)主排水泵房和主副水倉，主、副水倉容量共計(jì)1200m3。主排水泵房內(nèi)設(shè)有2臺MD85-45×6型工作水泵（一臺工作、一臺備用）和1臺MD120-50×7型檢修泵。泵流量為55～85m3/h，揚(yáng)程360～234m，配用電動(dòng)機(jī)型號為YB2-315M-2型（110kW，660V，2950r/min）。兩趟排水管路沿主斜井敷設(shè)，排水管為？準(zhǔn)159×4.5型無縫鋼管，一趟使用，一趟備用，總長2×850m。二套排水系統(tǒng)是在+389m水平一級副暗斜井下部車場附近設(shè)置排水泵房，泵房內(nèi)安設(shè)有3臺D46-50×6型水泵（其中1臺工作、1臺備用、1臺檢修），流量30～55m3/h，揚(yáng)程333～276m，配用電動(dòng)機(jī)型號為YB2-280S-2型（75kW，660V，2950r/min），沿回風(fēng)斜井敷設(shè)兩趟排水管路，排水管為？準(zhǔn)108×4.0型無縫鋼管，一趟使用，一趟備用，總長2×750m。

礦井上部高炭煤層已基本采空，大白炭煤層部分采空。礦區(qū)內(nèi)的老窯開采規(guī)模較小，下距本礦開采的大白炭煤層埋深約155～85m，高炭下距草皮炭235～165m。+389m水平向東約1000m段煤層為薄化帶。

紅爐井煤礦副斜井區(qū)域于2013年發(fā)生過采動(dòng)裂隙導(dǎo)通上部含水層，造成井下涌水量局部增大。滲水地段為副斜井井口14m至150m段，水源為上部含水層水。

3 煤礦水患主要情況

根據(jù)《威遠(yuǎn)縣紅爐井煤礦礦井水患現(xiàn)狀調(diào)查報(bào)告》可得如下幾項(xiàng)內(nèi)容。

①紅爐井煤礦“西—北西方向”有4個(gè)鄰近礦井，即：

第一，工農(nóng)煤礦。開采須家河組第五段（T3xj5）高炭煤層，開采標(biāo)高+595～+565m，位于本礦高位，高炭煤層已基本采空，形成大面積采空積水。距礦井開采的大白炭煤層垂距約110m。

第二，新農(nóng)煤礦。開采煤層為須家河組第五段（T3xj5）高炭煤層，開采標(biāo)高為+595～+540m，位于本礦高位，高炭煤層已基本采空，形成大面積采空積水。距礦井開采的大白炭煤層垂距約110m。新農(nóng)煤礦礦界與紅爐井煤礦平面重疊，重疊面積為1071275m2，但開采煤層不重疊。已關(guān)閉。

第三，東風(fēng)煤礦。開采須家河組第三段（T3xj3）大白炭煤層，開采標(biāo)高+555m～+480m。與礦井開采煤層相同。已關(guān)閉。

第四，向家寨煤礦。開采“下元炭”“草皮炭”“大白炭”三層煤層，開采深度標(biāo)高為：下元炭+375～+150;草皮炭：+500～+275;大白炭：+425～+275，生產(chǎn)規(guī)模為24萬t/年。開采的草皮炭煤層位于礦井開采煤層上部，對本礦礦井充水有一定的滲透補(bǔ)給作用。

②廢棄老窯及采空塌陷。礦井范圍內(nèi)分布有4個(gè)老窯，即水井灣東、廣東灣、周家大房子、大田屋基。4個(gè)老窯均開采淺部高炭煤層。開采規(guī)模較小，硐口均已封堵，有一定采空積水，老窯井口有水流出，流量0～0.8L/s，下距礦井開采的大白炭煤層155～85m。

③區(qū)域地層富水性。區(qū)內(nèi)侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組，三疊系上統(tǒng)須家河組第六、四、二段均為砂巖裂隙含水層，雷口坡組為巖溶含水層，富水性均為中等;須家河組一、三、五段均為以泥質(zhì)巖為主的相對隔水層，富水性較弱。

④地下水補(bǔ)逕排條件。紅爐井位于四川盆地中部偏南，為中低山地貌，降雨充沛，地下水徑流體系復(fù)雜多元化。當(dāng)含水層充實(shí)滿盈或受隔水層阻隔，進(jìn)入地下水深循環(huán)系統(tǒng)，在深切溝谷地帶以泉水、暗河的形式由高位向低位運(yùn)移到地形低洼處排泄;須家河組砂巖含水層、大氣降水一部分沿節(jié)理裂隙滲入地下，另一部分則匯入溪溝。沿層間裂隙運(yùn)移的地下水受上伏、下伏地層泥巖的阻隔而具有承壓性。受南北構(gòu)造線特征和西北高東南低的地形特點(diǎn)控制，區(qū)域地下水以高點(diǎn)分水嶺為界分別向南東北西徑流。

⑤水庫、堰塘。礦區(qū)內(nèi)有兩個(gè)水庫，即船石湖水庫、紅旗水庫，水體寬15～180m，水深5～15m，是礦區(qū)內(nèi)最大的地表水體。分布在須家河組第五段（T3xj5）、第六段（T3xj6）地層中，水量受氣候控制，其補(bǔ)給主要源于大氣降水及溪溝水。船石湖水庫庫底標(biāo)高為598m左右，對應(yīng)大白炭煤層標(biāo)高+460～500m下距大白炭煤層埋深約98～138m。紅旗水庫庫底標(biāo)高為614m左右，對應(yīng)大白炭煤層標(biāo)高+390～420m下距大白炭煤層埋深約194～224m。

礦區(qū)內(nèi)共有堰塘64個(gè)，主要分布在須家河組第五段（T3xj5）、第六段（T3xj6）地層中。堰塘多為人工土石堤壩，蓄水量約50～226734m3，堰塘最大容積約226734m3，最小容積約50m3，水深0.30～1.20m。大氣降水為主要的補(bǔ)給水源。

4 礦井充水條件分析

①采空導(dǎo)水裂隙可影響的直接充水含水層。根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》（2000年）：

式中：Hm——冒落帶最大高度（m）

Hf ——導(dǎo)水裂隙帶（包括冒落帶）最大高度（m）

M——累計(jì)采厚（m）

m——開采煤層層數(shù)

計(jì)算結(jié)果：礦井開采各煤層時(shí)，冒落帶高度為6.63±2.5m，導(dǎo)水裂隙帶的影響高度為37.5±8.9m。

可知：須家河組第四段（T3xj4）為富水性中等的砂巖裂隙含水層，下距大白炭煤層、草皮炭煤層分別為14.70m和84m。須家河組第四段（T3xj4）含水層是礦井開采大白炭煤層的頂板直接充水含水層。

②與礦井采掘活動(dòng)相關(guān)的上覆、下伏含水層。據(jù)該區(qū)域的礦井觀測資料，導(dǎo)水裂隙帶高度一般是煤層采高的50～100倍，礦井開采煤層時(shí)，導(dǎo)水裂隙影響高度可達(dá)120m?？芍?，須家河組第四段（T3xj4）砂巖裂隙含水層是礦井開采大白炭、草皮炭煤層的頂板直接充水含水層，須家河組第二段（T3xj2）砂巖裂隙含水層是礦井開采草皮炭煤層的底板直接充水含水層。

③礦井涌水狀態(tài)：

第一，礦井涌水量觀測結(jié)果：正常涌水量為10.2～17.6m3/h。

第二，礦井涌水量預(yù)算。

采用單位面積涌水量比擬法計(jì)算礦井涌水量，預(yù)算時(shí)，礦井涌水量取值為：10.2～17.6m3/h。

式中：Q正常、Q最大——預(yù)測礦井正常和最大涌水量（m3/h）; Q0正常、Q0最大——比擬區(qū)域礦井正常和最大涌水量 （m3/h）; F——預(yù)測礦井開采面積（m2），取值為10519100m2; F0——比擬礦井開采面積（m2），取值為1465300m2。

計(jì)算結(jié)果為，礦井正常涌水量為27.3m3/h，最大涌水量為47.2m3/h。

5 礦井水患調(diào)查結(jié)論

根據(jù)煤礦調(diào)查的水患主要情況和礦井充水條件分析，礦井范圍內(nèi)的老空積水、頂板砂巖裂隙充水礦床等對礦井開采存有較大威脅，按照《四川省煤礦礦井水患現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)要求》和《四川省煤礦礦井水患危險(xiǎn)性分級標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，劃定紅爐井煤礦礦井水文地質(zhì)類型為中等類型，礦井水患危險(xiǎn)性級別為Ⅲ級，即較危險(xiǎn)級。

6 結(jié)語

威遠(yuǎn)縣紅爐井煤礦，為防治水害事故的發(fā)生，落實(shí)煤礦防治水主體責(zé)任，2018年委托四川鑄創(chuàng)安全科技有限公司按照《四川省煤礦礦井水患現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)要求》對其礦井水患現(xiàn)狀進(jìn)行了全面調(diào)查，形成了《威遠(yuǎn)縣紅爐井煤礦礦井水患現(xiàn)狀調(diào)查報(bào)告》，礦井按照《威遠(yuǎn)縣紅爐井煤礦礦井水患現(xiàn)狀調(diào)查報(bào)告》的建議，采取了有針對性的防治措施，對生產(chǎn)過程中的水隱患進(jìn)行了及時(shí)預(yù)報(bào)和整改，為礦井安全生產(chǎn)提供了可靠的保障。

【參考文獻(xiàn)】

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