俄霍布拉克煤矿水害影响及防治工作难易程度评价

王益，买买提沙依提·依坎白尔迪

（1.中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710077；2.徐矿集团新疆天山矿业有限公司俄霍布拉克煤矿，新疆库车842000）

俄霍布拉克煤矿在经历自最初90×104t/a至目前的400×104t/a的改造过程中，矿井开采范围、采空区面积逐步变大、开采深度也逐步变深，加之对回采有直接影响的含水层富水性强且覆盖面积较大，矿井涌水量自最初施工主副斜井、风井时的涌水量25m3/h，逐步增加到目前的850m3/h，水害成为矿井的主要灾害。

矿井水文地质条件的变化直接影响到矿井开拓方式、生产布局，制约了矿井高效高产建设的进度和可持续发展，并严重威胁到矿井安全生产[3]。为此，结合地质及矿井水文地质资料，需要对煤矿充水条件进行分析，采取有针对性的水害防治措施，为工作面回采及新采区的开拓提供安全保障，也为早日建成高产高效安全矿井的目标奠定基础。

1 矿井概况

俄霍布拉克煤矿地处新疆维吾尔自治区南疆地区，位于库拜煤田东部，库车县城北69km处，行政区划属库车县阿格乡管辖。井田东部14km处有国道217线（独山子—库车公路）通过，公路距库车约110km，交通方便。矿井开采深度为+1940～+1250m，东西长约8.63km，南北宽约3.83km，面积33.05km2。

井田内揭露由上而下主要地层：第四系（Q）、第三系（N2-Q1）、侏罗系（J）[中侏罗统克孜勒努尔组、下侏罗统阿合组（J1a）和塔里奇克组（J1t）]、三叠系（T）。区域含煤地层为侏罗系下统塔里奇克组（J1t），含煤16层，煤层平均总厚37.58m。矿井主要可采煤层4层，分别是下1煤、下5煤、下7-2煤、下8煤，目前矿井开采煤层为侏罗系的下1煤和下5煤。

2 矿井水文地质概况

矿井为新疆少有的受水害严重威胁的水文地质复杂类型矿井。矿区位于次一级构造捷斯德里克复式背斜的倾伏端，呈近东西走向，倾向南的单斜构造。地下水总流向为北西—南东，局部受断裂及褶曲构造影响，其流向有所改变。

井田范围内含水层发育有5层：Ⅰ号含水层段为第四系松散的冲洪积卵砾砂石层孔隙潜水，具有强富水性；Ⅱ号阿合组含水层段为J1a标准砂岩孔隙—裂隙潜水、承压水，具有弱富水性；Ⅲ含水层段为J1t含煤岩系上段孔隙—裂隙承压水，在井田内广泛分布，具有弱富水性，是煤层的直接充水含水层；Ⅳ含水层段为下10煤层顶板至下12煤层间砂岩裂隙承压含水层，具有弱富水性，为主要煤层底板充水含水层；Ⅴ含水层段为下12煤层底板以下砂岩裂隙承压含水层。

井田范围内隔水层发育主要有2层：第四系隔水层以及侏罗系隔水层，但在煤层开采后均起不到隔水作用。

3 矿井充水水源及特征

3.1 矿井充水水源

井田位于天山褶皱南麓山前凹陷地带，井田的充水水源主要有：河流、泉水以及雨水。

3.2 矿井充水特征

（1）近几年矿井工作面回采过程中涌水量变化规律表明，随着工作面向前推进，工作面涌水量不断增大，达到一定值后，随之迅速减小，直至稳定，说明初期以消耗直接充水含水层的静储量为主，且水源补给不充沛，随着采掘范围不断扩大，静储量逐渐被消耗，动储量的比例就相对增加。

（2）随着工作面回采面积增大，煤层顶板冒落裂隙带高度的增大，导通间接含水层后，矿井涌水量也随之增大，至2007年开采特厚煤层下5煤以来，工作面涌水量明显增加，如已开采的5101、5103、5105工作面。

（3）当顶板冒裂带高度达到第四系底界进入第四系松散冲洪积砂卵砾石层孔隙潜水含水层富水条带（古冲沟）时，可能发生突水事故。

(4）井田东北浅部存在火烧区，火烧区直接受雨水和克孜勒阔坦河补给，补给源较充足，相当于一座自然水库，预计该火烧区积水量600000m3。

4 矿井水害影响及防治水工作难易程度评价

4.1 受采掘破坏或影响的含水层及水体

对矿井生产有影响的含水层主要有3层，Ⅰ号含水层（第四系冲积层含水层）其富水性强，为矿井主要充水含水层，其受天山山脉雪融水和地表雨水及矿井北的直接补给，单位涌水量q=0.46～1.32L/（s·m）；Ⅱ号含水层为顶板砂岩裂隙含水层为煤层直接充水含水层，其直接受上部第四系强含水层补给，单位涌水量q=0.088～0.69L/（s·m）；Ⅲ号含水层为5煤底板砂岩含水层为下5、下7-2、下8煤层直接充水含水层，单位涌水量q=0.12L/（s·m）。

大量的物探、钻探资料表明，井田内含水层覆盖面积较大、富水性强、渗透系数较大，特别是第四系冲积含水层受天山雪融水补给和矿井北部卡特古尔河的潜流水补给，富水性强，下5煤开采过程中，裂隙会导通此含水层，对矿井安全生产危害程度大，防治水工程量大，难度高。

4.2 矿井及周边老空水分布状况

矿井西翼一采区有原库车县俄霍布拉克小煤矿。为确保矿井西翼各煤层的安全回采，于2009年12月16日开始对该小煤窑进行追排水工作，至2011年1月，累计排出积水400000m3，基本消除老窑水的隐患，对采掘活动已经没有威胁，防治水工作简单。井田东北浅部存在火烧区，火烧区直接受雨水和克孜勒阔坦河补给，补给源较充足，火烧区积水对矿井东翼采区各煤层开采有一定的影响，需要通过物探和钻探工作，查清火烧区范围及积水情况，防治水工作有一定难度。

4.3 矿井涌水量

目前矿井总涌水量856m3/h，根据最近3年的矿井涌水量统计表来分析（见表1），随着矿井开采面积增大和开采深度的加深，矿井总涌水量逐渐增加。

表1 矿井涌水量情况表（单位：m3/h）

采用“大井法”对矿井今后3年的矿井涌水量进行了预测，矿井正常涌水量约为Q1=1020m3/h，最大涌水量Q2=1785m3/h，矿井涌水量远大于180m3/h，对矿井采掘活动存在一定影响，防治水工作难度中等。

4.4 突水量

自2013年以来，矿井共发生突水8次，其中突水量中等以上（大于60m3/h）的2次，最大突水量283m3/h，此表明矿井属偶有突水矿井，对矿井采掘活动造成威胁，防治水工作量大，难度较高。

5 开采受水害影响及防治水工作难易程度综述

矿井发生的多次突水，影响到矿井安全生产，特别是2009年5月12日1106工作面的大型突水后，经过分析确认水源来自天山的雪溶水经矿区第四系地层呈潜流通过，1106工作面回采后顶板冒落导通该含水层，第四系潜水沿裂隙及冒落带渗入工作面。

矿井针对第四系水防治提出了帷幕注浆和施工放水巷（下8煤煤层露头施工巷道进行疏水截流、高位放水）2套方案。

第一套帷幕注浆方案实施情况：布设A、B两排钻孔，每排排距4m，每排孔距8m，采用交叉状布孔，施工钻孔150个。该帷幕注浆治水工程共完成钻探工程量10077.66m，注浆21278m3(水泥用量13878.63t)，投入近4000万元。

方案实施之后，1106工作面涌水量没有减少，利用孔间透视技术检验，确定地层的密实程度较好，通过水文观测孔观测发现水位与注浆前没有明显变化，说明帷幕注浆方案效果不明显。

第二套施工放水巷方案实施情况：放水巷布置于矿井东翼的东北侧沿着下8浅部煤层露头带，按3‰的坡度施工，于2010年11月分别从东西两头进行施工，设计总长4371m，历时2年多时间，该工程于2013年1月22日完工。在防水巷施工109个放水孔，总工程量5668m，放水巷总水量为577m3/h，该放水巷防治水工程投入近1.7亿元。

采用施工放水巷放水后，井下涌水量逐渐减小，原突水的1106工作面涌水量由原来的510m3/h减小到目前的141m3/h，反斜井上段涌水量由原来的298m3/h减小到目前的78m3/h，由此说明，施工放水巷能对第四系含水层水进行提前疏放，且疏放效果达到预期，充分证明了施工放水巷方案的可行性和可靠性。此方案的实施，降低矿井突水可能性，大幅降低了第四系含水层的水对矿井的危害。

根据对矿井充水条件的分析，矿井主要水害源为井田第四系冲积含水层富水。下5煤煤层开采后，其冒落带高度较高，易产生导水的空隙、裂隙通道，甚至与地表贯通，会导致第四系强含水层水和地表雪融水直接灌入井下，后期下5煤综放工作面回采受水害影响程度大，防治水工作难度大。

6 结论

通过对俄霍布拉克煤矿充水条件以及矿井开采受水害影响和防治工作难易程度的分析得出：

（1）矿井水文地质条件复杂，主要充水因素为第四系冲积层、顶板砂岩裂隙水给井下工作面的补给条件良好，补给源充沛，矿井涌水量大、偶有突水性，开采受水害影响程度较大，这给矿井防治水工作带来一定难度，对矿井安全开采存在一定的潜在威胁；

（2）鉴于煤层火烧区边界的不规则性和复杂性，火烧区底界和火烧区积水给东翼矿井安全生产有一定威胁，今后矿井生产中应留设足够的保护煤柱。

（3）矿井后期在采掘过程中，要本着“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则进行矿井防治水工作，保障矿井安全生产。

[1]刘兆昌，李广贺，朱琨，等.供水水文地质［M］.3版.北京:中国建筑工业出版社，2000.

[2]武强，赵苏启，孙文浩，等.中国煤矿水文地质类型划分与特征分析［J］.煤炭学报，2013，38(6):901-905.

[3]王建彬，程绍强，李永军，等.胡底煤矿水文地质类型划分探讨［J］.华北科技学院学报，2014，11(4):25-30.