矿井水文地质类型划分及水害防治措施

谢丽苹

（山西省煤炭工业厅资源地质局，山西 太原 030045）

1 井田概况

本井田位于沁水煤田阳泉煤炭国家规划区东南部，区内大部被黄土覆盖，西部的山坡及山梁出露有二叠系上石盒子组。该区地层从老至新分述如下：奥陶系中统峰峰组（O2f）；石炭系中统本溪组（C2b）；石炭系上统太原组（C3t）；二叠系下统山西组（P1s）；二叠系下统下石盒子组（P1x）；二叠系上统上石盒子组（P2s）；第四系（Q）受区域构造影响，井田总体为一较宽缓的褶曲构造，向、背斜相间排列，井田内共发现向背斜6个，地层平缓，倾角2°～9°，东南角较陡倾角达14°,断裂构造不发育，未发现断层，共发现陷落柱37个。井田内未发现岩浆岩，井田地质构造尚属简单。

该井田主要可采煤层为山西组的3#煤层和太原组的9#、15#煤层。

2 矿井水文地质类型划分

2.1 受采掘破坏和影响的含水层及水体

根据《三下采煤规程》，冒落带、导水裂隙带最大高度计算公式选用如下：

3#、9#、15#煤层以上顶板岩性为砂质泥岩、砂岩、粉砂岩和泥岩为主，选用公式如下：

式中：Lf：预测冒落带最大高度；

Hli：导水裂隙带最大高度；

3#煤层冒落带最大高度为10.35 m，导水裂隙带最大高度为38.56 m。

9#煤层冒落带最大高度为8.12 m，导水裂隙带最大高度为31.19 m。

15#煤层冒落带最大高度为15.70 m，导水裂隙带最大高度为52.93 m。

根据冒落带最大高度及导水裂隙带最大高度计算，3#、9#、15#煤层产生的导水裂隙带在埋藏浅处可沟通地表水体和大气降水，故其充水含水层为煤层之上的石炭上统太原组石灰岩溶隙及砂岩裂隙含水层、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层组、二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层组、第四系砂砾石层孔隙含水层。上述含水层均属弱富水性含水层，其对3#、9#、15#煤层开采影响相对较小，但不排除局部K2-K4等灰岩岩溶裂隙发育，局部富水性大，可对9#、15#煤层开采造成突水影响。

因此，开采井田内3#、9#、15#煤层时，采掘破坏或影响的含水层及水体划分类别为中等。

2.2 矿井及周边老空水分布状况

该矿井田内3#、15#煤层已形成较大面积的采空区，其积水范围较广、积水量较大。据估算，3#、15#煤层中，采空区、采空破坏区积水面积分别为109 688 m2、879 477 m2，积水量分别为18 048 m3、673 465 m3，有可能造成矿坑突水。位于本井田西部及西北部的煤矿，东南部煤的某矿均开采过3#、15#煤层，其采掘范围距本井田较远，其间为实体煤，所以其采空积水对本井田开采无影响；位于本井田东部的某煤矿，其采掘范围距本井田100 m以外，可能会对本矿井煤层开采造成影响，矿方应高度注意；位于本井田北部的某矿与本井田可能存在采掘系统连通现象，其积水对该井田今后的开采可造成威胁。

因此，井田内开采3#、15#煤层矿井及周边分布状况划分类别为中等，9#煤层为简单。

2.3 矿井涌水量

该矿现处于基建阶段，设计生产能力60万t/a。经计算，3#煤层矿井正常涌水量为361 m3/d，最大涌水量为562 m3/d；15#煤层矿井正常涌水量为633 m3/d，最大涌水量为916 m3/d。9#煤层水文地质条件介于3#、15#煤层之间，故其矿井涌水量介于3#、15#煤层矿井涌水量之间。

根据《煤矿防治水规定》3#、9#、15#煤层 Q正常＜180 m3/h，Q最大＜300 m3/h，因此，矿井涌水量类别划分为简单。

2.4 突水量

据调查，井田内开采3#、15#煤层开采过程中未发现突水现象，无突水量。

因此，3#、9#、15#煤层矿井突水量划分类别为简单。

2.5 开采受水害影响程度

井田内以往开采3#、15#煤层，未发生过突水事故，现主要水害为井田内采空区、老空区、采空破坏区积水及周边矿井采空积水充水威胁。根据冒落带最大高度及导水裂隙带最大高度计算，同时在结合煤层开采后底板扰动破坏深度（取经验值16 m）基础上，该矿开采下部煤层时所产生的最大导水裂隙带均可达到上部相邻的可采煤层采空区水平高度，加之导水裂隙带的传递作用，严重时导致上部各可采煤层采空积水涌入下部煤层中，对矿井的生产、开采造成威胁。

虽然石炭上统太原组石灰岩溶隙及砂岩裂隙含水层富水性弱，但不排除局部K2-K4等灰岩岩溶裂隙发育，局部富水性大，可对9#、15#煤层开采造成突水影响。

同时，井田内陷落柱较发育，以往施工钻孔较多，且封闭情况不清，陷落柱与封闭不良钻孔可能形成导水通道对矿井开采造成威胁。

此外，该地段各可采煤层埋藏浅，雨季洪水将有可能沿导水裂隙渗入矿井而造成水害，应加强防范。

因此，矿井开采受水害影响程度划分类别为中等。

2.6 防治水工作难易程度

由以上分析得出，3#、9#、15#煤层矿井防治水工作相对来说易于进行，矿井防治水工作难易程度为中等。

综上所述，3#、9#、15#煤层水文地质条件应为中等类型。

3 矿井水害防治措施

3.1 技术措施

（1）在矿井生产期间，要进一步加强水文勘探工作，特别是采空区积水和导水构造的探测与研究，需建立完善的井下水文动态观测系统，加强水文地质研究，进一步摸清水文地质条件，做到有针对性的防治。矿井生产过程中，必须坚持有掘必探，先探后掘的探放水原则。

（2）井下巷道基本沿煤层布置，在巷道的低洼处均设有集水坑并配备了小水泵，确保良好的劳动环境；确保水仓、排水管路、水泵的正常工作；如矿方在实际开采过程中涌水量增大，可根据实际情况增大水泵型号。

（3）回采工作面顺槽配备探放水使用设备。矿井掘进工作面配备探水钻，务必做到有掘必探，井下各积水点均设置小水泵。

（4）对于本矿井采空区，生产过程中应指定专人进行经常性的巡视，对采空区地表产生的裂缝和塌陷区进行回填、灌浆或开挖溢洪道，疏通水道，防止雨季洪水沿塌陷裂缝灌入井下而造成灾害事故。

（5）对通往采空区的废巷道必须封闭密实，保证不透水，对于经过采空区的巷道及其他支护困难的巷道，应采取料石砌碹等特殊支护方式，以保证其支护效果。

（6）矿方根据实际开采计划和巷道掘进进度，制定相应的年、季度防治水计划。

（7）在井田边界、采空区、风氧化带、村庄留设足够的保安煤柱。

（8）在开采过程中，遇到采空区时，要加强探放水措施，明确其确切位置，留设足够的防水煤柱，坚持有水必放、先治后采。

（9）在今后开采过程中，应对井田内采空区积水范围、位置调查清楚，应提前探放本煤层上游采空区及开采部上部煤层采空区。若采空区存在积水，则应提前先将采空区内积水通过管路排放掉，排除上部煤层采空区积水及本煤层中高标、高积水威胁，确保采空区积水不会对工作面构成危险而后方还可继续生产，严禁顶水作业。

另外，要注意断层、陷落柱及影伏构造的导水性，防止其对开采造成威胁。

3.2 管理措施

加强日常防汛宣传，建立探放水管理制度；做好防水计划；成立“雨季”三防指挥部，组织雨季前“三防”大检查；加强职工培训，保证矿井的安全生产。