仙亭煤矿充水因素分析及水害防治措施

陈吉烺

摘要：本文通过分析仙亭煤矿的充水因素，得出该矿存在的主要水害并提出相应的水害防治措施。

关键词：矿井充水因素；水害隐患；防治措施

前言

矿井水灾是煤矿中常见的主要灾害之一。矿井一旦发生水灾，轻则恶化生产环境，造成工作面接续紧张，破坏正常生产秩序，重则造成国家资源和财产损失，造成人员伤亡或淹井事故。做好矿井防治水工作，是保证矿井安全生产的重要内容之一。本文通过分析仙亭煤矿的充水因素，得出该矿存在的主要水害并提出相应的防治水措施，为煤矿持续、安全生产提供一定的理论依据。

一、矿井充水因素分析

根据井田水文地质条件和矿井目前涌水量综合分析，矿井充水因素主要有以下几个方面。

（一）充水水源

矿井主要充水水源包括地表水、大气降水、童子岩组裂隙含水层、岩溶水、采空区积水。

1.地表水。矿区范围内无较大的地表水体。矿区内只有后畲沟常流水，枯季流量约1.25L/S，洪水期流量大于19.7L /S。矿区属中低山区，以构造侵蚀地貌为主，矿区内山脊走向近东西向，山脊南北的沟谷发育，切割较深，断面多呈“V”字型，沟底坡度大，沟谷水排泄通畅。历年最高洪水位低于井口及工广所在标高。所以，地表水对矿井开采不构成水害威胁。

2.大气降水。矿区属温带海洋性兼内陆性气候，冬无严寒，夏无酷热，温暖潮湿，年平均气温15.3～19.6摄氏度，无霜期280～300天，雨水充沛。据大田县气象站2007-2017年统计资料：最大降雨量为2012年1913.3mm，最小降雨量为2011年1198.6mm，2007-2017年年均降雨量为1601.8mm。大气降水是矿区地下水主要补给来源，通过地表裂隙渗入。

3.童子岩组裂隙含水层。矿井开采揭露的地层为童子岩地层。童子岩组细砂岩裂隙承压含水层大多数是煤层顶底板，富水性极弱～中。当采掘工程揭露细砂岩含水层时，地下水会进入矿井，一般仅为淋、滴水，成为直接充水因素。

4.岩溶水。矿井深部栖霞组灰岩富水性中等～不含水。栖霞组灰岩跟童子岩组地层之间隔了一套90m厚文笔山组泥岩隔水层，一般不会被揭露，但局部受F3影响变薄。揭露灰岩的钻孔除ZK10作为水源孔没封孔外，其余已全部封孔，封孔质量合格。切割童子岩组煤系地层和栖霞组灰岩的断层有F4、F6、F10、F19和F突，因此栖霞组岩溶裂隙水只能通过ZK10钻孔和F3、F4、F6、F10、F突断层带导水部分和局部文笔山组地层保存较薄的地方，补给童子岩组细砂岩含水层而进入巷道，成为间接充水因素。

5.采空区积水。矿井内已调查分析采空区共计28处，开采情况清楚并无积水；已查明圈定井下+500m后洋运输大巷因F突断层导水设置的挡水墙内积水区，其积水量约1368m3、积水最低标高为+508.28m、水压1.3MPa。现已制定了留设防隔水煤岩柱线和设置探水线、警戒线等防治水措施，对矿井生产不构成水害威胁。矿区内共有老窑17个，均已封闭，根据封闭前、后测量、调查资料，开采标高在+763m以上，均为平硐开采，无下山开采积水，与仙亭煤矿巷道没有连通，区内+763m以上标高17个老窑（平硐）均已封闭，未形成积水，且上部老窑距仙亭煤矿目前生产区域高差>300m以上，对仙亭煤矿开采不构成水害影响。

（二）充水通道

矿井主要充水通道包括导水断层、岩层裂隙、采空导水裂隙带、未封闭的钻孔。

1.导水断层。矿区断层破碎带宽0.05～9.97米，一般有石英脉充填，大多数充填呈完整闭合状，仅局部地方石英脉充填后仍有空隙，或充填后又受构造变动，产生新的裂隙。钻孔施工过程中断层带漏水的几个孔都属于风化带，深部揭露的断层带不漏水。除F突局部导水性较强外，其它断层一般不导水，或导水性弱～极弱，井巷工程施工过程中，在后洋+500m运输大巷迎头揭露一条F突导水断层，水源为栖霞组岩溶水，突水量达230m3/h，是仙亭煤矿的主要充水威胁。

2.岩层裂隙、采空导水裂隙带。矿井内已调查分析采空區共计28处，开采情况清楚并无积水。由于童子岩组细砂岩裂隙承压含水层的富水性极弱～中，童子岩组细砂岩裂隙含水层及相对应煤层采空导水裂隙带对煤层开采没有充水威胁。

3.未封闭的钻孔。矿区范围内共施工110个钻孔。其中已封孔钻孔107个，尚未封孔钻孔3个。未封闭的108/ZK10作为矿区水源孔，112/ZK4留作长期观测孔，112/ZK18在0～630m孔段没有揭露含水层和导水断层，没有封闭。现已对尚未封孔的3个钻孔按外圈55m垂直留设防隔水煤（岩）柱线，并外推30m设置探水线，再外推50m设置警戒线，符合对封孔质量不良钻孔的钻孔水防治要求。其余钻孔封孔质量合格并符合要求，矿井巷道、采面接近或揭露钻孔时，未发现涌漏水现象，钻孔水对井下开采不会造成水害影响。

（三）矿井主要水害

根据以上充水因素分析得出： 仙亭煤矿属于基岩裂隙型充水矿床，水文地质条件为中等类型。仙亭煤矿主要水害来自大气降水、裂隙水、岩溶水、断层水。

三、矿井水害防治措施

1.硐口上方沟谷要经常清理通畅，防止因堵塞而发生沟谷洪水倒灌井下。加强地表巡查，发现地表裂缝、塌陷、泥石流或溪沟堵塞等情况及时采取相应的防范措施；对煤台、挡矸坝附近可能有地表水渗入的地段采取防渗措施。

2.完善井下排水系统，必须预备有专用排水设备，除保证正常排水工作外，还要有足够的设备预防突发水害的发生。

3.做好各类防治水设施的保护：各水平、区段用于截流所构筑的拦水墙、排水沟等防洪设施要指定专人负责定期巡查，特别在暴雨来临之前要突击检查，查出隐患应立即整改。

4.断层水防治。F3、F4、F6、F10、F19、F突断层防隔水煤（岩）柱。L=0.5KM（3p/Kp）1/2≥20m（L为煤柱留设宽度，m；K为安全系数，一般取2～5；M为煤层厚度或采高，一般小于2m，取2m；p为水头压力，0～5.48MPa；Kp为煤的抗拉强度，一般0.15～0.55MPa，取0.15MPa）经计算，L为0～52.3m，取整为60m。严格制定探水线和警戒线：探水线按F3、F4、F6、F10、F19、F突断层防隔水煤（岩）柱线外推30m留设，警戒线由探水线外推50m留设。对其他断层应核准断层产状、位置、分析断层带的富（导）水性，并在平面图、剖面图上确定断层与采掘工作面的空间几何关系。当井下掘进巷道穿过断层破碎带时，要严防来压冒顶突水或迟到突水，并及时采取相应的防水措施，加强支护、砌碹或注浆封闭等。

5.必须严格执行探放水制度，对情况不明的或可疑之处，必须做到“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则。

四、结语

综上可知，仙亭煤矿主要充水水源包括地表水、大气降水、童子岩组裂隙含水层、岩溶水、采空区积水五个方面；矿井充水通道包括导水断层、岩层裂隙、采空导水裂隙带、未封闭的钻孔四个方面。矿井主要水害来自大气降水、裂隙水、岩溶水、断层水，并通过采取相应措施对矿井水害进行预防和治理。