恒晋煤业煤矿充水条件及充水状况分析

庞雯雯

(山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局,山西 太原 030045)

1 矿井概况

恒晋煤业公司位于临汾市尧都区一平垣乡前坡河村南，公司现开采9+10号煤层，有一个综采工作面，两个掘进工作面。中央水泵房采用3台MD85- 67×7型水泵，额定流量85m3/h，额定扬程469m，最高效率0.65，配套YB450S1- 2型防爆电机，电压10kV，功率200kW，转速2 950r/min。配合φ159×4.5型排水管将水经副立井水窝排至地面污水处理站进行处理。主、副水仓容量1 068、300m3。采区水泵采用BQW30- 70- 13型排水泵4台，配合使用直径为75mm的水管将矿井水经西采区轨道上山以及东采区回风巷排至主水仓。现矿井最大涌水量为27.58m3/h，现有的排水系统可达到该矿井现在的排放水能力。井田位于霍西煤田西部边缘，龙子祠泉域的西北部。井田边界为人为划定的界线，边界内外地表水、地下含水层之间的水力联系不因矿界而改变。

2 矿井充水条件分析

2.1 充水水源

根据井田地质及水文地质条件分析，矿井充水水源主要包括大气降水、地表水体、含水层及采空(老窑)积水等。

(1)大气降水对矿井充水的影响。大气降水在地势低洼处可通过松散沉积物孔隙、基岩裂隙下渗补给下部含水层。由于井田内各煤层埋藏较深，大气降水仅通过含水层间接补给煤层。矿井涌水量动态变化特征基本不受大气降水影响。

(2)地表水体对矿井充水的影响。井田地表水属黄河流域，区内沟谷发育，多为“V”字形，较大的沟有前坡

河沟、老虎沟、木炭沟等，前坡河沟、老虎沟内各有一季节性小河，日常流水量为0.2～0.4m3/s，干旱季节细流，下雨时上涨，由于汇水面积不大，水势上涨有限，且雨后水势很快下落，该河沿沟向北流入张川河。

在井田南部坡河沟上游，分布有恒晋煤业的主立井、副立井和工业广场。主立井标高1 371.090m，副立井标高1 363.989m，该处沟底标高1 355m，前坡河沟30年来最高洪水位线标高1 361m，按井口防洪设计百年一遇考虑，主、副井口可能受洪水威胁，但危险性小。另外，工业场地占了坡河沟河道，为了保证沟内洪水的排泄，场地下面需修排洪涵洞。

在井田东部老虎沟上游，分布有恒晋煤业的风井井口及风井场地。风井标高1 369.146m，该处沟底标高1 350m。由于风井场地位于老虎沟上游的台地上，沟的汇水面积很小，洪水对风井井口威胁性小。

(3)含水层对矿井充水的影响。山西组顶部砂岩含水层为2号、3号、4号煤层顶板间接充水含水层，单位涌水量在0.047～0.049L/(s·m)，含水层为弱富水性裂隙含水层。K2石灰岩岩溶裂隙含水层为9+10号、11号煤层直接充水含水层。单位涌水量0.001～0.367L/(s·m)，属富水性弱—中等岩溶裂隙含水层。根据物探可知，井田西部西一采区9107机巷、9107风巷范围、东部714钻孔、713钻孔一带、东南部下前坡村一带范围为K2灰岩富水异常区。这些区域K2灰岩对矿井充水的影响更大，要引起足够的注意。

中奥陶统石灰岩是煤系地层下伏主要含水层。推测井田内奥灰水位标高为824.00～865.00m，径流方向北向南方向。对照井田奥灰等水位线和煤层底板等高线，9+10号煤层最低标高为980m，不存在带压开采。奥灰水对煤层开采无影响。

(4)采空(老窑)积水对矿井充水的影响。经调查，2号煤层部分采空区有积水3处，积水总面积117 847m2，总积水量约30 136m3；9+10号煤层部分采空区有积水3处，积水总面积56 576m2，总积水量约102 459m3。在开采9+10号煤层时应探放上部的2号煤层采空区积水，同时要注意对以往9+10号煤层采空区留设隔水煤柱，以防采空区突水再次发生。

2.2 充水通道

根据井田水文地质条件，矿井可能的充水通道主要包括顶板裂隙及煤层采动后形成的导水裂隙带、地面塌陷、裂缝等。此外，井田内部分钻孔封孔情况不清，应防备封闭不良的钻孔和旧井筒形成导水通道。

(1)断层及顶板裂隙形成的导水通道。井田发育1条正断层，属张性断裂。据邻矿井下采掘证实，正断层大部分为导水断层。其中井田中部的F1断层，最大落差20m，加强了上下含水层之间的水力联系，又破坏了隔水层隔水性能，是矿井主要导水通道之一。在向背斜轴转折端，裂隙发育，有利于地下水的富集。在向斜轴部有利于采空区积水的聚集。区内可能存在未探明的断层，生产中应引起注意。另外，不应忽视区内可能未查明的断层、陷落柱及施工钻孔封闭不良对矿坑充水的影响。

(2)煤层采动后的导水裂隙带。由于开采时形成的导水裂隙带，将各煤层互相沟通，上部2号煤层的采空区积水将对下部9+10号煤层的开采产生影响。另外，2号煤层导水裂缝带可达下石盒子组底部(井田内均未达地表)，通过导水裂缝带接受下石盒子组的补给。

3 矿井充水状况

3.1 矿井出水点

2号、9+10号煤层井下有渗水点、淋水点，主要出水点为井筒含水层水、顶板渗水、滴水和断层、陷落柱附近局部有涌水点，均为上部含水层渗水。采空区积水主要为上覆地层的含水层渗入，见表1。

表1 2号、9+10号煤层井下涌(出)水点情况

3.2 降水量和矿井涌水量及产量

本次收集了尧都区气象资料2011年1～8月的降水量及本矿井的涌水量和煤炭产量，见表2及图1，并做成直方图。矿井目前已达产，涌水主要来自顶板含水层裂隙渗水及采空(老窑)积水等。由于井田现开拓系统在井田西部，煤层埋藏较深，矿井涌水量受季节性影响不大。

表2 2011年矿井涌水量、降水量、煤炭产量统计表

图1 矿井涌水量、降水量、煤炭产量关系图

4 结论

根据对恒晋煤业公司煤矿充水条件及充水状况的分析，影响较大的主要有采空区积水、地面塌陷及裂缝等。其中采空区积水是本矿最大的安全隐患。雨季地表洪水对井口有一定影响。本区水文地质类型为中等。针对上述水害的防治措施主要有以下几点：①定期在地表检查钻孔和旧井筒的封闭情况，发现问题及时采取措施封堵；②按初步设计在现场利用井口和工业广场位置修建防洪堤坝及排洪涵洞；③对采煤引起的地面塌陷地裂缝定期巡视检查，及时填埋；④在巷道掘进过程中，严格按《煤矿防治水规定》做好探放水工作；⑤完善矿井排水设施，对井下涌水及时抽排；⑥临近采空区及矿界边界附近时，预留保安煤柱；⑦加强“雨季”三防工作，建立雨季巡视制度和停工撤人制度。

[参考文献]

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[2] 中国煤炭工业劳动保护科学技术学会.矿井水害防治技术[M].北京:煤炭工业出版社,2007.43-120.

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