永丰煤业采空区积水分析及水害防治措施

王晋霞

（泽州县水务局，山西 泽州 048000）

1 概况

山西煤炭运销集团永丰煤业有限公司（以下简称井田）是由原山西巴公永丰煤业有限公司、原巴公镇来村北部井田以及泽州县巴公镇李村煤矿（已关闭）和泽州县巴公镇北郜煤矿（已关闭）重组整合后的企业，批准矿井生产规模90万t/a。山西省国土资源厅于2009年11月下发采矿许可证，批准开采3～15号煤层，井田面积6.161 2 km2，开采标高为640～850 m。井田位于泽州县巴公镇西北侧约7 km处西郜、东郜、北郜村一带，地处太行山西麓、沁水盆地南部边缘。井田外西南部的巴公河是丹河的一条主要支流，为季节性河流，距井田约4 km，井田内无常年性河流和大的地表水体，雨季降水沿沟谷自然排泄。

2 周边矿井采空区积水情况

现井田周边与3座矿井相邻，分别为山西煤炭运销集团兰煜煤业有限公司、山西兰花集团莒山煤矿有限公司和山西晋煤集团泽州天安靖丰煤业有限公司。兰煜煤业有限公司南部的原山西高平银生煤业有限公司和本矿相邻部位有采空区分布，且采空区内有积水，经计算，积水量为16 362 m3。井田间虽有保安煤柱，但不排除采空区积水通过各种途径渗入本井田，故本矿井应在生产过程中对井下逐日排水量进行观测、记录，若发现异常，立即采取有效措施，防止水害事故发生。山西晋煤集团泽州天安靖丰煤业有限公司和本井田相距约400 m，中间有大阳煤矿铁路专用线相隔；山西兰花集团莒山煤矿有限公司和本井田相距约600 m，其采掘情况均对本矿井无影响。

3 采空区积水分析

该井田内矿井充水的主要来源为大气降水和煤层上覆地层的砂岩、灰岩裂隙水，原矿井内3号煤层已形成大面积采空区，裂隙导水带已达地表，雨季沟谷中的地表径流以及采空区以上地下水均会沟通，加之两座矿井停采多年，虽然原永丰煤业和原来村煤矿正常排水，但采空（小窑破坏）区标高较低处仍存在不同程度的积水，是今后煤矿开采过程中存在的重大安全隐患；下组煤层开采后裂隙导水带高度达到3号煤层底板，采空区以上各种类型的地下水以及上覆煤层采空积水都会沟通，对矿井造成威胁。

3.1 大气降水对矿坑充水的影响

降水通过不同成因的基岩裂隙及松散沉积物孔隙在裂隙沟通的情况下进入矿坑，成为矿坑充水的重要补给来源。矿坑涌水量受降水的季节变化影响，具有明显的动态变化特征。

3.2 地表水对矿坑充水的影响

井田内各沟谷虽然平时基本干枯无水，但雨季河水较大，洪水期水位骤然增高，可通过不同成因的基岩裂隙及松散沉积物孔隙在裂隙沟通的情况下进入矿坑，也可通过3号煤层采空区上部的地层下沉形成的导水通道进入矿坑。

3.3 地下水对矿坑充水的影响

二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层含多层中细粒砂岩，局部裂隙较发育，该含水岩组砂岩裂隙水为3号煤层主要直接充水水源。矿井巷道顶板冒裂带将沟通其影响高度范围内各含水层之间的水力联系，使地下水进入井巷，成为矿井充水的主要来源。

二叠系石盒子组砂岩裂隙含水层，由二叠系上、下石盒子组含多层中、粗、细不同粒级砂岩构成，直接接受大气降水补给和上部第四系松散孔隙水渗透补给，该含水层及第四系松散孔隙水含水层一般构成3号煤层的间接充水水源。

石炭系上统太原组分布有9号和15号煤层，该组砂岩灰岩层间岩溶裂隙水为这两个煤层的直接充水水源。

3号煤层开采后裂隙导水带高度到达地表，采空区以上各种类型的地下水以及地表水都会沟通；9号煤层开采后裂隙导水带高度到达3号煤层底板，采空区以上各种类型的地下水以及3号煤层采空积水都会沟通；15号煤层开采后采空区以上各种类型的地下水以及9号煤层采空积水都会沟通，对矿井造成威胁。

3.4 采空积水对矿井充水的影响

井田范围内均为开采3号煤时间较长的老矿，又存在小窑破坏区，采空区和破坏区面积均较大，如同“水库”一样存蓄地下水，对矿井造成威胁。经计算，井田内采空区积水总量为522 098 m3。

采空区积水破坏性大，是煤矿开采过程中不容忽视的充水因素，因此应加强采空区积水的探放水工作，进行超前探水，坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的十六字探放水方针，并加强井下水文地质观测，以防透水事故发生。

3.5 构造水对矿井充水的影响

井田内目前未发现断裂构造，在今后生产过程中应注意隐伏断层或陷落柱部位可能对矿井产生的充水影响。

4 矿井水害防治措施

4.1 做好基础技术工作

一是合理进行开拓与开采。矿井应慎重选择井巷位置，力求避免穿过强含水层和大型断裂破碎带，距离高压含水层要有足够的安全煤柱，井底车场要设置水仓及排水设备，满足矿井最大涌水量的排水要求。二是认真做好地表小窑的调查。根据地质资料和现场调查，做好矿区范围内的小窑调查、测量及填图工作，查找地表水渗入井下的通道。同时，及时采取措施，堵住泄水通道，防止地表水渗入井下。三是做好矿井日常的水文地质基础工作。一方面要建立完善矿井水文地质基础资料和图纸，为防治水工作提供技术保障；另一方面要重视水文地质的日常业务，为防治水工作提供参数和依据。

4.2 井上水害防治

一是掌握当地年降水量及最大洪水位资料，结合井田具体条件建立防水、排水系统，在容易积水地点修筑沟渠排水；二是填塞地面裂缝塌陷地点；三是妥善处理排到地面的井下水，避免倒渗井下；四是加强防汛设施的检查。

4.3 井下水害防治

本井田现开拓下组煤层，矿井水的防治重点是上部3号煤层采空区积水以及小窑破坏区积水，在制定防治水安全措施时，应坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，加强对3号煤层采空区积水的排放工作，并按照矿井设计留足各处防水保安煤柱，相邻矿井留设防水隔离煤柱，严禁开采。同时，汛期前必须对井下排水的所有设施进行二次检查检修，及时收集相邻矿井的采掘、水文等技术资料。此外，配备探水钻和专门的探放水人员，做好井下巷道测量与应密闭巷道的密闭工作，及井下地质与水文地质记录与观测工作。

4.4 相邻矿水害防治

加强与相邻矿井的联系，及时掌握其生产采掘位置，并了解矿井积水位置、范围、水量，与相邻各矿间、河流及其他水体附近留足防隔水煤柱，以防发生水害事故。