隆庆煤矿开采水害分析及防治研究

邵 岗

(禹州神火隆庆矿业有限公司，河南 禹州 461670)

禹州神火隆庆矿业有限公司位于河南省禹州煤田北部、蔡寺—白沙普查区之西南段浅部，行政区划属禹州市鸠山镇管辖。矿区属丘陵地貌，总体地势为北西、南东高，中间低。矿区属淮河流域颖河水系，区中部有赵沟河一条，由西向东汇入颖河，属季节性河流，雨季有水，本矿是由原禹州市鸠山乡赵沟联办煤矿、禹州市兴源东明煤矿及禹州市黄庄一矿整合而成。本区开采条件较复杂，易发生水害，造成水害主要原因有小煤窑及邻近矿井含水层、矿井及周边老空水、开采技术等。

1 小煤窑及邻近矿井开采情况

1.1 原赵沟联办煤矿

该矿井位于矿区中北部，始建于1986年，1991年投产，生产规模6万t/年，属鸠山乡赵沟村开办的集体企业，主要开采四2煤层，煤层顶板以砂岩为主，次为泥岩。底板为泥岩。井巷揭露煤厚1.06～1.24 m，平均1.17m。矿井正常涌水量5～10 m3/h，主要为局部顶板淋水。属瓦斯矿井。采煤方法为走向长壁式采煤，顶板管理为全垮落法。

1.2 原禹州市兴源东明煤矿

该矿井位于矿区北段，1996年7月建井，2000年7月投产，设计生产能力9万t/年，主要开采二1煤层。煤层顶板为中、细粒长石石英砂岩，底板为深灰色泥岩夹粉砂岩条带。矿井正常涌水量60 m3/h，主要为底板水，2003年10月经禹州市煤炭工业管理局矿井瓦斯鉴定，绝对瓦斯涌出量0.625 0 m3/min，相对甲烷涌出量5.76 m3/t·d，属瓦斯矿井。采煤方法为走向长壁式采煤，顶板采用全垮落法。

1.3 原禹州市黄庄一矿

该矿井位于矿区南西段，1997年6月建井，2000年10月投产，生产能力6×104t/年，开采二1煤层，煤层顶板为中、细粒长石石英砂岩，局部为炭质泥岩伪顶;底板为深灰色泥岩及粉砂岩。矿井正常涌水量20 m3/h，主要为底板水。2003年10月，经禹州市煤炭工业管理局瓦斯鉴定，绝对瓦斯涌出量0.769 2 m3/min，相对甲烷涌出量7.3 m3/t·d，属瓦斯矿井。采煤方法为走向长壁式采煤，顶板采用全垮落法。

1.4 禹州神火义隆矿业有限公司

禹州神火义隆矿业有限公司为邻近煤矿，设计生产能力15万t/年，主要开采一4、二1煤层，开采方式为走向壁式采煤，二1煤层直接顶板主要为深灰色砂质泥岩、泥岩，厚度0.80～2.10 m，老顶为浅灰—灰色细—中粒砂岩，厚约10 m;直接底板为泥岩及砂质泥岩夹细粒砂岩，煤厚0.40～6.00 m，全区大部可采。属瓦斯矿井，煤层属不易自燃煤层，煤尘有爆炸危险性，无热害。矿井充水目前主要为顶板淋水及底板出水，矿井正常涌水量20 m/h，最大涌水量为40 m3/h左右。

2 水文地质条件分析

矿区位于禹州煤田北部，地层区划属华北地层区豫西地层分区嵩箕地层小区，区内有二叠系上、下石盒子组、石千峰组地层出露，区外西北部有石炭系、寒武系灰岩出露，其余均为第四系覆盖。依据区域及区内资料，区内地层从老至新依次为寒武系、石炭系上统、二叠系及第四系。其中石炭系上统太原组、二叠系下统及上统上石盒子组为含煤地层，厚697.66 m。

根据地层厚度、岩性、含水空间性质及埋藏条件，区域内含水岩组主要有:寒武系及奥陶系碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组、石炭系太原组碳酸盐夹碎屑岩类岩溶裂隙含水岩组、二叠系碎屑岩类裂隙含水岩组、新生界松散岩类孔隙含水岩组。

2.1 碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组

主要由石灰岩、白云质灰岩组成，地表溶沟、溶槽密布，溶洞较发育，侵蚀、溶蚀作用明显。泉流量一般0.24～3.5 L/s，但因断层错动形成的上升泉则流量较大，可达28.5～68.5 L/s。据钻孔抽水试验:单位涌水量 0.000 071 8 ～ 0.509 L/s·m，渗透系数0.000 75 ～3.104 m/d，矿化度 0.296 ～ 0.389 g/L。该含水岩组含岩溶裂隙承压水，为二1煤层底板间接充水含水层，富水性极不均一，导水性好。

2.2 太原组碳酸盐夹碎屑岩类岩溶裂隙含水岩组

主要为太原组上、下段石灰岩岩溶裂隙含水层。其中下段灰岩含水层由L1～L4石灰岩组成，富水程度不均一。据钻孔抽水试验，单位涌水量0.036 2～0.777 L/s·m，渗透系数 0.773 ～3.95 m/d，矿化度0.332～0.389 g/L。该层含岩溶裂隙承压水，为二1煤层底板间接充水含水层。上段灰岩含水层由L7～L11石灰岩组成，其中L7、L8、L9灰岩厚度较大且稳定。富水性亦极不均一。该层抽水试验:单位涌水量0.001 2 ～0.040 9 L/s·m，渗透系数 0.016 3 ～1.62 m/d，矿化度0.359～0.433 g/L。该层含岩溶裂隙承压水，为二1煤层底板直接充水含水层，富水性不均一，导水性差。

2.3 二叠系碎屑岩类裂隙含水层组

主要为山西组砂岩裂隙含水层和上、下石盒子组砂岩裂隙含水层。其中山西组砂岩裂隙含水层含裂隙承压水，富水性弱，导水性差，为二1煤层顶板直接充水含水层。钻孔抽水试验资料:单位涌水量0.000 43 ～0.158 L/s·m，渗透系数 0.001 83 ～0.675 m/d，静止水位标高118.53 ～356.42 m。

2.4 新生界松散岩类孔隙含水岩组

该含水岩组具有层数多、厚度大特征，分为新近系半固结孔隙裂隙含水层和第四系松散岩类孔隙含水层。新近系含水层主要分布在禹州煤田东部。钻探遇此层有漏水现象且漏失量较大，说明该层有一定的富水性。第四系含水层主要由砂、砂卵石及砾石组成，由浅部到深部富水、透水性逐渐减弱。该组单位涌水量0.005 4 ～6.85 L/s.m，渗透系数 0.011 5 ～69.4 m/d，静止水位标高 118.53 ～356.42 m。

3 矿井及周边老空水分布状况

隆庆矿业有限公司存在以往采矿形成的采空区，共分为三部分。而瞬变电磁勘探资料，推断采空区范围远远大于已知采空区，采空区范围主要分布于矿井浅部矿界附近及－50 m水平标高处。瞬变电磁勘探在解释采空区基础上，根据采空区低阻异常的幅度及可靠性，判断其富水性强弱。共圈定采空富水异常区11 处(见图 1)，积水面积 0.117 km2，积水量达343 962 m3，积水量较大。其中采空积水范围较大为西南部煤层露头、北部采空区处。圈定结果反应了老空积水在低洼处汇集的这一赋存规律。同时部分富水区伴随断裂构造发育，反应了构造破碎带、裂隙带起到一定的富集与导水作用。

图1 二1煤采空区及其富水异常区分布

目前，采空区主、副井距离设计首采区较近，将来矿井采掘工程扩展时，要高度重视这些采空区的积水。另外本矿周围均有开采二1煤层的矿井，矿井在开采过程中，应与相邻矿井留足边界煤柱，防止相邻矿井积水导入矿井，造成水害事故。

4 结论

该矿井近几年处在整顿和技改之中，矿山未进行开发，矿区二1煤层属于底板太原组石灰岩岩溶裂隙含水层和顶板山西组砂岩裂隙含水层直接充水的矿床，首采区情况较为简单，一般情况下水量不大，但随着开采范围的扩大，深度不断增加，影响水文地质条件因素的变化，水害会不同程度地影响矿井。区内深部断层较多，对生产影响较大，在将来开采过程中仍应引起足够重视。对二1煤层底板岩溶裂隙承压水及采空区的积水更要高度重视，因此，该矿井受水害的影响程度较大。

该矿井开采二1煤层时，未来存在水害问题主要为:太原组灰岩岩溶含水层、寒武系岩溶含水层，尤其寒武系岩溶含水层是威胁矿井安全生产的主要含水层;矿区内及周边构造、隔水层薄弱地带是危机矿井生产的重要通道;矿区老空积水亦是威胁矿井生产的水源之一。

矿区内老空区存在积水，当采掘工程接近时，要打超前探放水钻，避免水害发生。必要时采取一定勘查手段验证、查明老空水。矿区内断层较多，均具有一定含水性、导水性，生产过程中当井巷工程接近或通过断层时，应打超前探放水钻，并留设足够的防水保安煤柱，以防遭遇断层导水造成淹井。同时建议对全矿井开展三维地震勘查，查明区内次生小断裂。对二1煤层下的寒武系中岩溶裂隙水要予以实时监测，以防隔水层被破坏或多种原因形成的水流通道，会造成矿井底板突水。

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