平禹四矿防治水研究

许江涛

（河南工业和信息化职业学院，河南 焦作 454000）

1 矿区概况

四矿位于禹州煤田虎头山正断层南侧，西部边界位于杨园～三峰山中峰～宋家寨一线；东部边界位于苏王口～三峰山东峰～后袁一线；北部边界位于寨北～苏沟～刘垌～五二0粮店一线；南部边界位于山杨～山李～后袁～东大沟一线；东北距禹州市5km，行政区划隶属禹州市管辖。

本区为丘陵区，海拔高度为+125.3～+309.35m，相对高差184m左右。区内地势中间高四周低，西部高东部低，冲沟发育，有利于地表水排泄。区内地表水系不发育，仅在井田北部边界外有发源于嵩山南麓属淮河水系的颍河，自西北向东南流过。此外，矿区内还有数条人工改造的河溪，仅在丰水期补给地下水和汇集地表水，形成季节性地表径流。

2 矿井充水因素分析

2.1 充水水源

四矿矿井充水水源主要为地下水，其次为老窑水、大气降水及地表水。

2.1.1 地下水

二1煤层顶底板含水层、六2煤层顶板含水层、七2煤层顶板含水层是矿井的直接充水水源，其中六2、七2煤层顶板含水层厚度小，富水性弱，在矿井涌水量中所占比例较小，开采时易被疏干，且六2、七2煤层现已停采，因此二1煤层顶底板直接充水含水层是矿井直接充水的主要水源。二1煤层底板间接充水含水层是直接充水含水层和矿井充水的补给水源，寒武系含水层和太原组下段含水层为主要补给水源，通过断层带对二1煤层底板含水层进行补给，或通过断层破碎带直接造成矿井充水或突水。另外第四系含水层也可通过断层带或基岩风化带补给上述各含水层。

2.1.2 大气降水与地表水

矿区西、南部为丘陵，呈东西走向的剥蚀残丘地貌景观。主峰三峰山是由平顶山砂岩组成的单面山地貌，标高自西（+325m）向东逐渐变低（200m）。矿区位于三峰山北麓的斜坡地带，地面标高+180～+140m，坡降达5.34%～10.93%。剥蚀残丘的两侧，冲沟发育，切割较深，一般切割深度20～30m。由于地形切割，区内没有常年性地表水体。

矿区北、东部被第四系覆盖，主要为黄土，其次为冲积、坡积堆积物，厚度0～96.16m，对大气降水向地下水的渗漏补给有一定隔阻作用，加之区内二叠系可采煤层顶板砂岩及石炭系、寒武系各灰岩含水层出露不良，且地表排泄条件良好，不利于降水的渗漏补给。因此，大气降水与地表水对矿井地下水的补给有限，对井田的开采不会造成大的威胁。

2.1.3 老窑水

本矿及附近煤矿均有大面积的采空区，采空区积水由大气降水、地表水和地下水汇集而成，积水量具有明显的季节性动态变化，其通过保护煤柱薄弱点向巷道及工作面充水，本矿排水量的75%来自采六2、七2煤层采空区。采空区尤其是老窑分布、积水情况不明，在开采时对老窑水应采取防范措施，防止矿井突水。

2.2 充水通道

2.2.1 底板灰岩岩溶裂隙

巷道掘进和煤层开采揭露或接近含水层时，地下水通过岩溶裂隙或底鼓突水的形式向矿井渗水或涌水。

2.2.2 顶板砂岩裂隙

开采初期地下水通过砂岩裂隙以渗水的形式充水，回采冒落后多以淋水形式充水。

2.2.3 断层

断层以两种形式导致矿井涌水或突水。

1）断层带以涌水或突水的形式向矿井充水

断层破坏了上、下不同含水层之间隔水层的隔水性能，在垂向上沟通了相互之间的水力联系。矿井疏干时，在高水头压力和矿压作用下，断层导水性不断加强，致使间接充水含水层的水通过断层带向矿井涌水或突水，对矿井威胁较大。

2）断层对口部位向矿井涌水或突水

因断层错动致使二1煤层顶、底板直接充水含水层分别与其它含水层对接，对口部位含水层中的水将通过断层直接或间接向矿井涌水或突水。

2.2.4 钻孔

封孔质量不合格的钻孔和未进行钻孔封闭的钻孔，是矿井充水的又一通道，对矿井危害较大，开采时应特别重视。

3 防治水措施

（1）认真贯彻执行矿井地质规程、水文地质规程和煤矿安全规程。（2）健全矿井地质、水文地质机构、工作制度和责任制。（3）认真观测、全面收集矿井地质、水文地质资料，矿区小煤矿开采、老塘分布及其有关的水文地质资料，以及矿区大气降水资料；加强对相邻矿有关资料的收集。特别要注重对井田内小断层的观测和研究，注意小断层与矿井涌水关系的研究；对主要含水层水位的长期观测；对矿井涌水量的长期观测；注意对观测资料的整理和保存。（4）加强矿井探放水 。四矿含水层含水性空间差异较大，不同含水层间有一定水力联系。矿井开采历史长，区内邻区小煤窑及区内废弃老巷及老塘有不同程度的积水。这些都给煤矿安全生产带来极大的威胁。因此，必须加强开采过程中的防治水工作，采掘工程通过或接近断层、裂隙密集带、含水层和小煤窑、老巷道、老采区前，必须认真研究以往开采、区内小煤窑开采、水文地质及矿井地质等资料，准确预报水情水患，实施有效的探放水工程。在采煤工作面已圈定但对采面内水文地质情况不清楚，确定观测孔孔位，疏放孔孔位，底板注浆加固、堵水层位和注浆孔孔位时，要先进行井下物测工作，探明地下水的富水和通道情况。目前，使用直流电法探测矿井岩溶地下水效果较好，结论较可靠，费用也比较低。在矿井防治水工作中，必须坚决长期坚持“有疑必探，先探后掘”的方针，真正做到水情不明不生产，水患不除不生产。（5）合理留设防水煤柱。四矿矿以往开采历史上，大断层一侧留设防水煤柱的宽度一般为50m，未发生过因防水煤柱宽度不够而引发矿井突水的事故。建议沿虎头山断层应留设不小于50m宽的防水煤柱，以防不测。

［1］邓寅生,王焕忠,文广超,等.煤矿水害防治信息化[M].北京:煤炭工业出版社,2011.

［2］李学伟,许江涛.平煤宁庄井防治水研究[J].科技信息,2014(11).

［3］刘超.平煤十三矿防治水研究[J].科技视界,2013(11).