浅谈柠司煤矿水害类型及其防治

谢贵林

(陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司,陕西神木 719300)

浅谈柠司煤矿水害类型及其防治

谢贵林

(陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司,陕西神木 719300)

根据近年来柠司煤矿地质与水文地质资料,将柠司煤矿水害类型初步划分为大气降水、地表水、顶板含水层水、老空(窑)水和烧变岩水主要类型。简要分析了不同水害类型的基本特点、形成条件和发展趋势,提出了防治不同类型水害的技术路线,为煤矿安全生产提供了参考。

柠司煤矿 水害类型 防治路线

根据柠司目前已有的地质和水文地质资料显示,今后矿井煤层回采将受到大气降水、地表水、顶板含水层水、老空(窑)水和烧变岩水的威胁。

1 柠司煤矿水害的基本类型

1.1 大气降水

矿井北翼为黄土丘陵沟壑地貌,地形破碎、冲沟发育,沟谷坡度较大,土层的入渗率小,大气降水形成分散的地表径流,对含水层补给小,一般无法直接进入矿井,对矿井的影响较小;但黄土区存在切割较深的沟谷,由于本矿煤层埋藏较浅,煤层赋存厚度较大,采用大采面一次采全高综采,垮落法管理顶板,当工作面过沟开采时采动裂隙往往与地表沟通,在暴雨时期可造成大气降水携带泥沙直接涌入矿井,形成危害。矿井南翼为风积沙地貌,地势平坦,沙层透水性好,有利于降水的入渗补给。大气降水通过第四系松散沙层含水层成为矿井水的间接补给来源。在土层缺失区可直接补给下覆基岩含水层,对工作面开采造成危害。

1.2 地表水

井田北翼存在季节性小河,南翼存在常年性流水沟谷。由于沟谷处煤层埋藏较浅,因此工作面过沟开采时导水裂隙带往往发育至地表,沟谷中河水灌入工作面后对安全和生产影响较大。尤其是南翼常年性流水沟谷区,作为盖层的土层厚度变薄甚至缺失,存在漏水天窗,使表层的松散沙层含水层直接与基岩含水层接触,发生水力联系,增大了涌水溃沙的风险,工作面过沟开采存在涌水溃沙的危险性。

1.3 顶板水

顶板水是本矿井的主要水害之一,煤层回采顶板跨落后,导水裂隙带可将煤层顶板含水层水导入工作面。本矿煤层顶板含水层主要有基岩砂岩含水层及第四系松散沙层含水层。

据资料,第四系松散沙层含水层主要接受大气降水补给,在井田以北含水微弱;井田中部及南翼的常年性流水沟谷附近,富水性中等;井田南翼分水岭附近,富水性弱。基岩含水层主要为区域侧向补给,含水层富水性一般较弱,水量较小。近年在井田南翼补勘新发现风化基岩裂隙承压含水层富水性相对较强,存在局部中等富水区域,可成为工作面的重要充水水源。

1.4 老空水

老窑区积水和本矿井采空区积水是矿井的水害威胁之一。根据采掘规划,北翼回采工作面逐渐远离井田中部河道附近的小煤窑依次向地层倾斜方向推采,因此,北翼已回采工作面的采空区积水将成为后续工作面的涌水来源,上覆煤层的采空区积水也将成为下伏煤层开采的涌水来源,随着工作面的不断增加,采空区积水将不断增加,涌水量也会增加。

北翼西南原地方煤矿采空区积水可能对附近工作面煤层回采造成影响。南翼北临原地方煤矿采空区的工作面可能受到地方煤矿采空区积水威胁。

1.5 烧变岩水

在我矿南翼东北部分布的不规则的烧变岩区,是区内一个特殊的含水层,主要是由松散沙层水侧向补给而成,近年来由于周边工矿活动的影响已近于干涸;在南翼东南新发现有1-2上煤烧变岩区,富水性中等。

根据矿井采掘计划,今后不涉及南翼东北部烧变岩区,近几年内不会在南翼东南烧变岩区附近布置采掘面,因此短期内烧变岩水不会直接进入矿井形成危害;但烧变岩水可能通过同层砂岩含水层裂隙或烧变裂隙补给煤层顶板含水层,使煤层顶板含水层富水性增强,在回采过程中间接进入矿井,可能造成充水危害。

2 柠司煤矿水害防治的主要技术路线

2.1 大气降水及地表水害防治

大气降水所造成的影响,主要需进行地表裂隙填实和部分沟谷处理。地表水的防治类似,需要对影响回采工作面的地表水体预先进行治理：采取引水导流方式,待工作面安全通过后,对沟谷裂缝进行填实和隔水处理,防止地表水渗入井下。目前矿井已经对北翼一条沟谷及其部分支沟进行了沟底填实和隔水处理,效果良好。北翼还有多个工作面将横穿季节性沟谷,因此还需进行大量的沟谷处理工程。南翼工作面在穿过常年性流水沟谷时,需增加防突水溃沙工程并进行相应的河道治理;必要时考虑留设放水煤柱。

2.2 顶板水害防治

松散沙层含水层水和基岩风化带水的防治一般采用疏放方式。针对松散沙层含水层和其他富水含水层,通过采动裂隙的分析,查明矿井回采扰动的含水层情况,在工作面形成后通过施工顶板探查兼放水孔,回采前进行疏放。

对于南翼存在的基岩风化带承压含水层等富水异常区,应按照先易后难的顺序布置采掘面,同时结合水资源利用和保护,采取以“疏降为主、注浆为辅” 的防治水技术路线,并根据需要进一步探查富水异常区水文地质条件。

2.3 火烧区水害防治

矿井近年的采掘部署不涉及南翼东北部的烧变岩区,不会受到影响;南翼东南新发现的1-2上煤烧变岩区含水量丰富,将会对其下覆煤层开采造成威胁,因此当采掘接近该区时,应布置专门的防治水探查和治理工程。

2.4 老窑与采空区水害防治

在邻近地方煤矿采空区的工作面施工中应对老窑积水情况进行探查及疏放确保工作面回采安全。本矿井采空区积水直接采用疏放的方式进行防治,确保同层或下部煤层工作面回采安全。

3 柠司煤矿水害防治面临的难题

对于以上水害,本矿今后防治水工程将包括地表裂隙填实、沟谷防治水工程、煤层顶板含水层水疏放,采空区积水疏放、水文地质条件的探查和异常突水治理等。其中地表裂隙填实工程量较大,需要耗费较多的人力物力和财力;另外一些沟谷区需要进行专项改造工程,需要专门的防治水资金。

目前矿井已经进行了几次较大规模的涌水治理,对毗邻地方煤矿及水文条件不明的多个工作面进行了老窑探查及顶板水探查疏放,今后还需要对本矿采空区积水经处理后排放。随着工作面的推进,防治水探查和治理工程量会逐渐增加,工作量随之增大。

从技术和经济方面综合考虑,柠司煤矿在今后工作中,防治水工程工作量较大,难度较高。

4 结语

通过对近年来柠司煤矿地质与水文地质工作及勘查资料的整理分析,将柠司煤矿水害类型初步划分为大气降水、地表水、顶板含水层水、老空(窑)水和烧变岩水主要类型。简要分析了不同水害类型的基本特点、形成条件和发展趋势,提出了防治不同类型水害的技术路线,分析了水害防治工作面临的难题,为煤矿安全生产提供了参考。