中湾煤矿水害因素分析及综合防治技术

周玖洪

（丰城市煤炭工业管理局，江西 丰城 331100）

1 概述

丰城市秀市中湾煤矿，位于丰城市城区169°方向、直距约35 km，隶属丰城市秀市镇管辖。矿区位于龙溪一井田、涂坊井田、龙溪二井田结合部位，总体构造形态为向斜，构造复杂程度属于中等类。矿区面积0.9944 km2，开采深度为+75 m～-480 m标高。矿井核定生产能力60 kt/a，采用立井开拓，有主井、副井、风井3条井筒。主立井井口标高+68.196 m，井底标高-402.6 m，装备单层单车罐笼专用提煤；副立井井口标高+64.682 m，井底标高-402.7 m，采用单层单车罐笼混合提升，担负人员上下、材料设备、矸石提升以及管线敷设等任务；风井井口标高+61.732 m，井底标高-369.9 m，担负回风。副井、风井设梯子间兼作矿井安全出口。矿井为单一水平上、下山开采，运输水平标高-400 m，回风水平标高-370 m。多煤层开采，分煤层布置采区。

矿区含煤地层为三迭系上统安源组，共有3、4、5三个含煤段，含煤多达40余层。可采及局部可采煤层为26、24、23、19、15、13、11、10号煤层。 26、24号煤层矿区范围内基本已采完，进行储量估算的只有23、19、15、13、11号煤层。 目前开采23、13号煤层。

23、15、13号煤层为主采煤层。23号煤层厚度0.70～2.86 m，一般1.00～1.40 m，结构复杂，较稳定；15号煤层煤层厚度0.70～1.10 m，结构复杂，不稳定；13号煤层厚度0.70～1.54 m，一般1.00 m左右，结构简单，较稳定。开采煤层倾角25°～35°，平均煤层间距：26～23号煤层，48 m；23～15号煤层，35 m；15～13号煤层，20 m。 煤层为中灰分、低硫分、低磷、中低热值瘦～贫煤。

该区煤层顶、底板岩性基本一致。局部地段有伪顶，岩性为炭质泥岩、泥岩，厚度小于1 m，易冒落；直接顶主要为细粉砂、粗粉砂岩，次为细砂岩、中粒砂岩，岩性致密均匀，薄—中厚层状，厚度小于3 m，为中等冒落顶板；老顶以细砂岩为主，次为中、粗粒砂岩。厚度绝大部分大于4 m，不易冒落；底板均为粗粉砂岩类，少数为泥岩，含砂质较多，致密均一，不易发生底鼓现象。

矿井属于低瓦斯矿井，2017年度矿井相对瓦斯涌出量为3.90 m3/t，绝对瓦斯涌出量为0.52 m3/min；-400 m水平23号、13号煤层自燃倾向性为不易自燃，煤尘没有爆炸性。采煤工作面为走向壁式后退式采煤法，采用单体液压支柱配铰接梁支护，爆破落煤，自然垮落法管理顶板。

2 相邻矿井

在矿区的浅部，见有多处老窑痕迹，其开采年代不详，开采深度根据钻探揭露和老窑堆积物的情况判断为38～80 m。20世纪80、90年代，乡镇、个体私营、股份制小煤矿发展迅猛，矿区周边曾开有多个小煤矿。2000年以后，因关井压产，多数被关停，目前仅剩中湾煤矿在生产（见图1）。

图1 中湾煤矿相邻矿井关系

聂家六矿、袁渡煤矿、宏伟煤矿、洲上四矿、张巷煤矿等相邻矿井，均于2016年以前关闭，与中湾煤矿之间有100～390 m的边界煤岩柱，不存在相互水害影响。

已关闭的龙溪煤矿和老中湾煤矿采空区积水对中湾煤矿北部开采影响较大。

3 矿井排水系统

根据2017年2月 《丰城市秀市中湾煤矿水文地质类型划分报告》，矿井水文地质类型划分为中等。矿井正常涌水量27 m3/h，最大涌水量为32 m3/h，其中-400 m水平正常涌水量25 m3/h，最大涌水量为30 m3/h；132采区（下山采区，标高-440 m）正常和最大涌水量均为 2 m3/h。

矿井主排水系统为一级排水，副立井-400 m水平设主排水泵房，水直排地面，主、副水仓容积为500 m3、350 m3，选用D46-50×11型多级离心水泵3台， 电机功率132 kW，1台工作、1台备用、1台检修；排水管选用D108×6钢管2趟沿副立井井筒敷设，1趟工作，1趟备用。

在132采区轨道下山下部车场（-440 m）设置水仓2条，单仓容积100 m3+100 m3，安装BQS25-55-11/N型水泵3台（见图2），电机11 kW，1台工作、1台备用、1台检修；排水管选用D72×4钢管2趟沿132采区轨道下山敷设，1趟工作，1趟备用。水排至-400 m南运输大巷水沟流入-400 m水平主水仓。

考虑到相邻的龙溪煤矿被水淹关闭因素，在-400 m水平副井井底安装了一套潜水泵排水系统，配备BQW50-20×26-140型潜水泵1台 （见图2），电机140 kW，配备D108×6钢管1趟，沿副立井井筒敷设。潜水泵由地面专用变压器供电，控制开关安装在地面变电所内。

根据《煤矿安全规程》有关规定，经验算，矿井泵排能力为188 m3/h，管排能力为195 m3/h。矿井排水设施、设备、管线及供电能够满足矿井正常和最大涌水量的要求。

图2 -400 m水平中央水泵房及副井大功率潜泵

4 矿井主要水害因素

丰城市秀市中湾煤矿2008年10月扩界技改，将老中湾煤矿、龙溪煤矿部分范围划入。矿井水文地质自然条件较简单，矿区范围内无灰岩岩溶水等强含水层及导水构造，但由于20世纪80、90年代矿区周边小煤矿开采破坏，加上1998年相邻的国有龙溪煤矿淹井，使矿井水文地质条件趋复杂化。矿井充水以基岩风化裂隙水、断层裂隙水及老窑和采空区水为主，雨季大气降水是矿井水的主要补给源。Fb断层以北龙溪煤矿和老中湾煤矿采空区积水是中湾煤矿北部开采的重大水害隐患（见图3）。

图3 中湾煤矿采掘工程平面图（北翼局部）

1）老中湾煤矿采空区水体。老中湾煤矿位于北部边界处，1995年建井，立井开拓，井口标高+56m、井底标高-174 m，开采33、26号煤层。33号煤层开采深度-70m～-115m；26号煤层开采深度-140m～-165.3m。老中湾煤矿因龙溪煤矿淹井于1998年6月亦被淹、关闭。33、26号煤层已采范围和井巷-174 m以上为水淹区。

2）龙溪煤矿淹井水体。中湾煤矿位于龙溪煤矿西南边界处。龙溪煤矿是0.3 Mt/a的国有煤矿，开采了26号煤层，开采标高-158 m～-183 m。1998年8月因故淹井关闭。现淹井水位在井口下+40 m标高。其水淹煤层、范围与老中湾煤矿相通。

5 矿井综合防治水技术及经验

5.1 按要求留设防隔水煤柱

中湾煤矿防治水工作的重点是防范北部Fb断层以北龙溪煤矿淹井大水体和老中湾煤矿采空区积水对其下部23号煤层开采的影响。2014年6月中湾煤矿按《丰城市秀市中湾煤矿（扩界）水患威胁情况技术论证报告》（江西省煤炭学会，2010年8月9日）提供的图纸资料，结合矿井实际情况，编制了龙溪煤矿和老中湾煤矿淹井积水区防隔水煤（岩）柱设计，经矿井总工程师组织有关部门审查批准后实施，并标注在采掘工程平面图、矿井地质与水文地质图上。

5.2 加强地表防治水工作

尽量减少大气降水和地表水通过第四系、基岩风化裂隙、构造裂隙和开采裂隙等渗入井下。雨季大雨前后，要确保填平、夯实开采塌陷区、开采裂隙和关闭的小井井口；及时疏通工业广场和开采范围内的排水沟，确保通畅；雨季暴雨期间，加强对开采塌陷区（尤其是龙溪小河）的巡视，发现新的塌陷、塌坑、裂隙，要及时填堵。

5.3 加强井下探放水工作

（1）调查摸清矿区范围内老窑、关闭煤矿的开采煤层、标高、开采范围及积水情况，建立台账，并逐一在采掘工程平面图上标明水患威胁区、可凝积水区和已探水区，以便指导生产。

（2）坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”防治水原则。对进入原有小井开采的区段或其他怀疑区段实行“红绿线”动态管理，并采取物探、钻探、巷探相结合的方法消除水患，通过物探掌握积水区的边界范围、积水量等情况，通过钻探、巷探工程来截断水源补给、降低积水体压力，经探放水确定或排除水患确保安全后，方可进行采掘活动。

中湾煤矿自2001年～2005年开采了原矿井范围内FC断层以南的26号煤层，开采标高在-210 m～-330 m，部分地段采深已至-350 m标高，形成了采空积水区。26、23号煤层层间距为40～50 m，在开采23号煤层前，于2007年5月聘请了专业探水队由24号煤层煤巷对26号煤层采空区进行了探放水工作，在副井-336 m标高布置探放水钻孔3个，累计孔深65 m，单孔最大出水量47 m3/h（1号孔刚揭穿水体），35天总放水量约1.8万m3，将26号煤层采空区的积水水位降至-320 m标高。1号钻孔至现在仍在放水，水量5 m3/h左右。

为消除目前开采的2327工作面水患影响，2014年8月11日中湾煤矿在232采区轨道下山下部施工2个钻孔，对南部-317 m～-346 m采空区积水进行探放，每天放水180 m3左右，放水32天；2014年8月21日在2325工作面回风隅角施工了1个钻孔探放水，每天放水100 m3左右，放水30天。累计探放水9000 m3，积水已基本放干。2327工作面回采过程中仅有砂岩裂隙淋水、滴水现象。

5.4 强化雨季“三防”制度的落实

（1）建立雨季“三防”制度，成立雨季“三防”领导小组，组建了抗洪队伍。强化组织领导，制定应急处制措施，储备足够数量的抢险物资。

（2）建立雨季巡查制度，在降大雨前、暴雨时和降雨后，安排专人到本井田范围及已关闭煤矿范围内可能波及的周边废弃老窑、地面积水坑、河流、提防和井下涌水点，挡水设施山体滑坡等重点部位进行24小时不间断巡视检查，全面巡查矿区洼地积水和防洪沟泄洪情况，做到水路沟渠畅通，处理问题及时。

（3）加强对水泵、水管、闸门及输配电设施的维修工作，并保持完好。雨季期间-400 m水平泵房配电工、水泵司机、电工、钳工严格值班制度，严禁空岗、脱岗，认真组织配电工、水泵司机进行应急操作培训，做到供电正常，设备完好，操作规范。

（4）建立防范雨季暴雨洪水引发矿井透水事故的隐患排查制度，对排查出的重大安全隐患制定专门治理计划，落实治理责任、方案、资金、时间和安全预案，保证整治到位。

5.5 加强水害应急管理

（1）全面整理分析井上下涌水点、出水通道，编制井下积水体危险源评估和防治措施。对矿井水平、采区、采掘工作面涌水量进行预测，对井下采掘工作面透水危险性提前做好预测评估，编制《矿井防治水应急救援预案》。

（2）完善地面及井下防排水系统图，井下设置水害避灾路线指示牌，保证矿井水平、采区、采掘工作面有两个安全出口，确保采掘工作面、井底车场、水泵房、中央变电所与地面调度室的通讯畅通。

（3）加强职工水害防治的安全知识培训，每年组织一次水害应急救援现场演练，强化职工应对矿井突发水灾事故的自救和抢险技能。

（4）制定暴雨期间巡视及停产撤人制度。当连续下大雨、暴雨，洪泛内涝严重，矿井涌水量猛增或有矿井突水征兆时，应及时撤出井下人员，暂停生产，以保安全。

6 结语

1）Fb断层以北的龙溪煤矿和老中湾煤矿淹井积水体是中湾煤矿北部开采的重大水害隐患，根据煤矿提供的图纸等资料，积水区与中湾煤矿现开采的23号煤层采区、巷道相距100 m以上，与中湾煤矿之前开采的26号煤层采区、巷道相距200 m以上。只要不再开采-370 m标高以上26号及以上煤层，当前龙溪煤矿淹没大水体不会对中湾煤矿-370 m标高以下23号及以下煤层开采产生直接水害影响。

2）矿区范围内Fc断层以南的26煤层基本采完，老空区积水较大，经过2007年、2014年的探放，仍存在局部积水，对矿井开采23号煤层有一定的影响，应进一步做好探放水的工作。同时，建议不再开采-400 m水平以上26号煤层。

3）矿井通过综合防治水，安排地面防治水工程，坚持井下探放水，建矿以来没有发生水害事故，充分体现了安全就是最大效益的理念。