寺河煤矿矿井充水因素分析及水害防治技术

张 鑫

(山西阳泉煤业(集团)有限责任公司五矿，山西 阳泉 045209)

寺河煤矿矿井充水因素分析及水害防治技术

张 鑫

(山西阳泉煤业(集团)有限责任公司五矿，山西 阳泉 045209)

对寺河煤矿矿井充水因素进行了逐一分析，提出了相应的水害防治措施，总结了该矿存在的主要水害，综合保障了该矿井的防治水安全。

寺河煤矿；矿井充水因素；水害防治

引 言

寺河矿位于沁水县嘉峰镇，批准开采3、9、15号煤层，目前仅开采3号煤层，区域水文地质单元属延河泉域，水文地质类型为中等。

该矿地质构造较简单，总体为单斜构造，断层较少，发育有18个陷落柱，无岩浆活动，揭露4条冲刷带。

为针对性地采取防治水措施，保障矿井防治水安全，本文对寺河煤矿矿井充水因素进行了逐一分析。

1 矿井充水因素分析及水害防治

1.1 地表水体

井田地表河流较发育，但大多河流为季节性河流，平时水量不大。井田内3、9、15号煤层埋深大都在200 m以上，一般情况下地表水不会对3、9、15号煤层开采造成影响。仅东区东部边界附近埋藏较浅，开采该地段时，有可能受到地表水影响。在煤层埋藏浅部开采时，顶板裂隙发育，含水性增强，这样充水含水层直接接受降水补给，矿井充水随降水量增多而增大。因此，浅埋藏地带及沟谷地带大气降水通过不同介质的空隙和途径渗入矿井内，成为矿井充水的主要因素。

因为井田东部边缘建有寺河水库、沙沟水库2座水库。寺河矿按相关规定对水库留设有足够煤柱，所以上述水库对矿井的安全生产没有影响。

矿井工业场地最低标高为535.5 m，主斜井井口标高为560 m，副斜井井口标高为535.35 m，上述标高均大于最高洪水位标高535.3 m。所以，洪水对主、副斜井井口及工业场地不构成灌井威胁。

1.2 构造

寺河矿发育断层，一般规模不大，且据钻孔揭露，多呈现隔水性。根据该矿巷道揭露小断层情况，大多不涌水。

寺河矿发育有18个陷落柱，不排除有其他隐伏陷落柱。其中，井下实际揭露的10个陷落柱导水性均较弱。

根据采掘衔接提前应用三维地震勘探及二次解释技术、电法等地面物探工程及井下槽波、瞬变地磁电法勘探等井下物探工程，查明井田范围内的断层、陷落柱及其含导水性。

1.3 采(古)空区积水

寺河矿3号煤层经过多年开采出现了大面积的采空区。根据矿井充水性图，3号煤层存在采空区积水24处，积水量总计178.91万m3。一方面，采用物探等手段，结合本矿的采空区充水系数进一步计算校对采空区积水量；另一方面，严格执行三线管理，在同层采空区积水对采掘活动有威胁时严格进行探放水工程，消除安全隐患。

寺河煤矿相邻煤矿均为整合矿，整合前大部分已关闭，关闭后井下长时间不通风、不抽水，井下会积蓄不同程度积水。由于井口已经全部封闭及填埋，现井下的积水量调查不是很清楚。在井田边界进行采掘活动时，要加强对采(古)空积水的探放水工作，以保证安全生产。

1.4 导水裂隙带

经计算，3号煤层导水裂隙带最大高度为64.59 m。3号煤层导水裂隙带可能波及地表(在井田东部煤层埋藏较浅处)，与地表水产生水力联系，应加强井田东部埋深较浅处的地表防治水隐患排查，并在井田东部埋深较浅处布置采掘工程时加大井下掘进巷道及回采工作面排水泵的排水能力[1]。

经计算，15号煤层导水裂隙带最大高度为80.04 m。根据矿井综合柱状图，导水裂隙带可能延伸到3、9号煤层。在矿井以后开采15号煤层时，应提前对上部3、9号煤层采空积水施工探放水工程。疏放采空区积水后，应经过疏放效果验证后方可安全生产，以预防上部3、9号煤层采空积水经导水裂隙进入15号煤层，发生水害。

表1为各煤层导水裂隙带高度表。

表1 各煤层导水裂隙带高度表

1.5 奥灰水

寺河矿奥灰水水位标高480.0 m～520.0 m，而3号煤层底板标高390 m～650 m，15号煤层底板标高310 m～550 m。显然，3、15号煤均存在局部带压问题。突水系数公式见式(1)。

(1)

式中：T为突水系数，MPa/m；P为底板隔水层承受的水头压力，MPa；M为煤层底板与奥陶系灰岩顶之间距离，m。

经计算，3号煤层突水系数Ts最大为0.019 39 MPa/m，突水系数均小于正常块段内临界突水系数0.10 MPa/m，也小于构造破坏临界突水系数0.06 MPa/m，奥灰岩溶水对井田内3号煤层开采基本无影响，属于相对安全区[2]。

15号煤层突水系数Ts最大为0.073 3 MPa/m，突水系数大于构造破坏临界突水系数0.06 MPa/m，当15号煤层临界突水系数为0.06 MPa/m时，煤层底板标高为298 m。在有构造破坏情况下，15号煤层底板标高298 m以下范围有突水的可能。

根据采掘衔接提前应用三维地震勘探及二次解释技术、电法等地面物探工程及井下槽波、瞬变地磁电法勘探等井下物探工程，查明井田范围内特别是带压开采区域的断层、陷落柱及其含导水性，若发现导水构造，提前进行注浆封堵。

2 结语

通过上述矿井充水因素的逐一分析，该矿目前存在的主要水害为：

1) 东部边界附近埋藏较浅处受地表水害；

2) 同层采空区积水及周边煤矿老空水害；

3) 构造复杂的带压开采区域受奥灰水害。

矿产生产中，要严格按照《煤矿防治水规定》采取防治水措施，保障矿井安全。

[1] 国家安全生产监督管理总局,国家煤矿安全监察局.煤矿防治水规定[M].北京:煤炭工业出版社,2009.

[2] 吴光亮.寺河矿3号煤层开采承压水防治技术研究[J].中国煤炭地质,2009(2):49-53.

WaterfillingfactoranalysisandwaterdisasterpreventionandcontroltechnologyinSihecoalmine

ZHANGXin

(MinmetalsofYangquanCoalIndustry(Group)Co.,Ltd.,YangquanShanxi045209,China)

The water filling factors in Sihe coal mine are analyzed one by one, and the corresponding water disaster prevention measures are put forward. The main water disasters in Sihecoal mine are summarized, comprehensively guaranteeing the water control safety of the mine.

Sihe coal mine; water filling factors of mine; water disaster prevention and control

2017-03-03

张 鑫，女，1985年出生，2012年毕业于中国矿业大学地质工程专业，助理工程师，主要从事煤矿地质工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.03.43

TD745

A

1004-7050(2017)03-0126-02

煤矿工程