浅谈西华煤矿矿井防治水技术措施

陈传燕，邓 伟

(四川省煤炭产业集团 地测与防治水研究所，四川 成都610500)

0 引言

在叙永县西华煤矿水文地质类型划分及矿井水害隐患现状调查的基础上，根据矿井的水患特征、构造与岩溶发育规律及本矿当前存在的水害隐患，对大气降水、地表水、顶板水、底板水、老空水、断层水等水害、工作面水害威胁提出适合的防治水安全技术措施。

1 矿区概况

矿区地处四川盆地与云贵高原过渡带，山体总趋势呈北高南低。矿区地貌属构造剥蚀岩溶地貌，区内气候温湿、降雨充沛，有利于岩溶的发育。矿区内石灰岩含水层与隔水层或相对隔水层相间产出，这种岩性组合，在地形地貌上隔水层为含水层提供了地表水的补给条件，大量地表水由隔水层的坡、岭汇水至石灰岩地层，加剧了石灰岩的溶蚀和岩溶管道流的发育，并形成较复杂的暗河管道系统。

河坝向斜为矿区主体构造，矿区内F4逆断层与河坝向斜主体割裂开，为一完整的向斜转折仰起端形态，地层走向自北向东由近北东向逐渐转为东西向，次级褶皱不发育，断层较发育，对煤层及含水层均具有一定的破坏作用，矿区构造属中等构造类型。

矿山可采煤层赋存于二叠系上统龙潭组(P2l)，厚度93.69～120.37 m，平均厚101.24 m。含煤层11～20 层，煤层总厚4.19～9.50 m，全区基本可采4 层，大部可采2 层。

主要含水层为:三叠系下统嘉陵江组岩溶含水层、叠系下统飞仙关组一段(T1f1)岩溶裂隙含水层、二叠系上统长兴组(P2c)岩溶弱含水层、二叠系下统茅口组(P1m)、栖霞组(P1q)岩溶含水层，其余为相对隔水层。

2 水文地质类型及水患现状

根据《煤矿防治水规定》第十一条表2 -1 标准及《西华煤矿水文地质类型划分报告》综合评定叙永县西华煤矿矿井水文地质类型为复杂类型，属顶、底板岩溶充水矿床。

水患现状:根据四川省煤矿水害隐患危险性分级标准及《叙永县西华煤矿水患现状调查报告》判定叙永县西华煤矿水害隐患危险性为复杂(II 级)矿井。依据矿井水的来源，可以把西华煤矿面临的水害威胁分为六种类型:大气降水及地表水水害、含水层水(顶板、底板)水害、构造水水害、老空区积水水害、封闭不良的钻孔水水害、巷道掘进及工作面回采水害。

3 矿井探放水技术与方法

1)物探方法:现代物探方法在矿井水防治中应用广泛，效果较好，目前物探技术较为成熟的有瞬变电磁法、地质雷达和直流电法等水文地质物探方法，可探测和确定与矿井水患密切相关的断层、裂隙密集带等地质异常体的位置、大小、分布范围以及赋水情况。

(1)地面瞬变电磁法。瞬变电磁法属于电磁感应类探测法，该方法通过观测和研究二次场的空间特性，推测地质目标的几何和物理特征。由于该方法对低阻体异常敏感，因此能较好地确定与低阻异常有关的地质问题。可用于煤矿区含水层、富水区探测;构造富水性探测;充水老窑探测;地下岩溶探测;水源地富水区探测。

(2)可控源音频大地电磁测深(CSAMT)。可控源音频大地电磁测深(CSAMT)是在音频大地电磁测深(AMT)的基础上发展起来的。沿用AMT 的测量方式，观测人工供电的音频电磁场。该方法对低阻体敏感，能较好确定与低阻异常有关的地质问题。

(3)井下直流电法。井下直流电法主要用于巷道顶底板探查，工作面顶板探查和掘进碛头超前探测。主要用途:巷道顶底板探查;工作面顶底板探查;进行碛头超前探查。

2)钻探方法:钻探方法常用于各种目的的水文地质勘察中，如巷道掘进前方富水区的超前探测，物探成果必须采用钻探方法进行验证;老空水的预疏放等。

4 矿井防治水技术措施

矿井防治水工作必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”原则，采取防、堵、疏、排、截的治理措施。根据叙永县西华煤矿水文地质条件类型及水患特点，制定出适合于本矿井的防治水技术措施，采取预测预报、物探、钻探、监测、与水害治理的综合防治手段。

1)预测预报。建立见水害前兆立即撤离预案;采区预测;局部预报。

2)大气降水防治。建立降雨量自动观测系统;矿井水文实时监测系统。

3)地表水防治。当矿井井巷及回采接近溪沟附近时，应严格按照《煤矿水防治水规定》和《煤矿安全规程》要求留设足够距离的防(隔)水煤柱，过河巷道必须按照要求留设挡水墙，并经相关单位验收合格后方可投入使用;定点监测监控井下各巷道出水点的水量变化、水的特性变化等，做好水患预测预报工作;定期地表溪沟进行水量观测，并做好观察记录，洪水期间应加大观测力度。对冲沟漏失地段进行封堵，搞好截流、引排工作。

4)含水层水防治。顶板水:可采用地面瞬变电磁法或大功率激电中梯法对预掘区域的顶板长兴灰岩富水区进行探测;确定富水区后，应提前进行疏放。编制详细疏放水钻孔设计，制定安全措施。

底板水。可采用地面瞬变电磁法或大功率激电中梯法对预掘区域的底板茅口灰岩富水区进行探测。进行有效的物探工作后，钻孔数量可适量减少;确定富水区后，应提前进行疏放后方可掘进回采，或留设煤柱。

在探放溶洞、陷落柱水钻孔的布置及施工中的一些注意事项已煤矿防治水规定执行。

5)构造水防治。对断层水的防治首先在完整探测的基础上，根据矿井生产的具体情况，选择或提前疏放，或注浆封堵、留设防水煤柱等方法进行治理。采用KDZ1114 -6A30 矿井地质探测仪、SIR-20 多通道透视雷达等物探手段，探测待掘巷道前方或回采工作面内的断层，圈定断层的位置减少超前探水的工作量。由于矿井采用平巷自流排水，费用较低，因此对断层水的疏放成为一种简单、经济、有效的方法。

6)老空水防治。矿井老空水的威胁主要自以下几个方面:浅部煤层露头线附近小煤窑采空区积水;矿井开采后期下部煤层(C24、C25)开采时，上部煤层(C12、C17、C19、C20)老空区积水;矿井同一煤层深部开采时，浅部煤层采空区积水。

采用物探手段，圈定积水区，减少超前探水的工作量。对老空水的探放，应根据预测预报的结果，首先确立积水线、探水线和警界线，估算老空区积水量。编制详细的老空水探放设计，制定安全措施，然后开始实施。

7)封闭不良钻孔水防治。根据《西华煤矿地质勘查报告》，矿区范围内分布14 个钻孔，全部封闭了煤系井段。一般封闭浆液上限均在煤系上界40～50 m 以上(封闭至长兴组顶)，并在井口位置竖立规格为30 ×30 ×30 cm 的水泥桩作标志，但未说明茅口灰岩封闭情况。封闭不良的钻孔可能成为导通上下含水层的良好通道，具有形成水害，造成突水的可能性，因此封闭不良钻孔形成的水害对矿井威胁甚大。

探放钻孔水，在带压开采矿井，对终孔层位在茅口灰岩含水层中封闭不良的钻孔，采掘工作面相遇前20 m 时采取超前探水;根据《四川省煤矿防治水细则》要求，封孔质量较差的防隔水煤(岩)柱的留设宽度＞8 m，未封孔时＞12 m。必要时，启封后重新进行封孔。8)巷道掘进及工作面回采防治。巷道掘进:由于巷道掘进过程中是对井下水文地质条件的充分揭露过程，因井田内其他工程活动较少，开挖的巷道成为井田区域内地下水集中排泄的通道，根据地区岩溶条件和水文地质条件的特点，巷道掘进过程中防治水工作应以预防为主，确保巷道的安全掘进。工作面回采:在采煤工作面布置的防治水工程主要以物探、钻探为主，必要时辅以水化学特征。物探主要利用掘进完成的上下巷道，采用坑透、直流电法和音频透视法等物探方法，目的是发现工作面内隐伏陷落柱、断层及灰岩含水层的导升高度;钻探一般在物探标出的异常区段进行，目的是验证物探结果，进一步探查顶板或底板水情，必要时可兼做放水孔。

5 结语

茅口组、长兴组、嘉陵江组碳酸盐岩地层出露区于山间平坝内，岩溶发育，且富水性不均一。地下岩溶水以管道流为主，岩溶管道流以垂向的落水洞、溶洞和水平方向的暗河为主，矿井涌水与大气降水之间关系紧密。煤系地层与飞仙关组相对隔水层只在局部阻隔上、下部岩溶水。但大气降水十分容易通过各种岩溶通道补给地下水，而大型岩溶溶洞、暗河和陷落柱对矿井的安全生产构成巨大威胁。矿井应以“以排水为主、堵水为辅”，按规定留设防隔水煤柱;采用物探手段确定顶、底板积水区，对废弃矿、废弃老窑井口进行封堵防止地表水体的涌入。矿井生产活动尽量远离积水区，禁止在积水区附近进行爆破活动;严禁越层、越界开采，在防治水工作方面要形成联防，避免水患事故的发生。

［1］ 刘峰.煤矿防治水综合技术手册［M］. 北京:煤矿科技出版社，2008.

［2］ 四川省安监局.四川省煤矿防治水细则［2010］157 号［S］.

［3］ 国家煤矿安全监察局. 煤矿防治水规定释义［M］. 徐州:中国矿业补血出版社，2009.

［4］ 《西华煤矿矿井水文地质类型划分报告》及《西华煤矿水患现状调查报告》［R］.2013.