沿沟煤矿水害综合防治技术及经验

陈晓阳，束华英

（乐矿能源集团有限公司 沿沟煤矿，江西 乐平 333303）

1 概述

乐矿能源集团有限公司沿沟煤矿，位于景德镇市乐平市北东40°方位，直距32 km,属乐平涌山镇管辖。井田面积4.8 km2。矿井设计生产能力0.9 Mt/a，核定生产能力0.60 Mt/a，矿井采用立井、斜井、平硐联合开拓，主要有主立井、副立井、西风井、五路岭风井、主平硐5个井筒。主立井井口标高+78 m，井底标高-550 m；副立井井口标高+78 m，井底标高-505 m；西风井为斜井，井口标高+94.7 m，井底标高-120 m；五路岭风井为斜井，井口标高+66 m，井底标高-120 m；主平硐井口标高+76 m。 矿井划分为-120 m、-270 m、-475 m三个水平，其中-120 m水平已经结束，剩25采区还在生产，三水平为主生产水平。矿区的含煤地层为上二迭统龙潭组及三迭统安源组。龙潭组含煤四层，仅B4为可采煤层，煤层厚度0～2.21 m，平均煤厚0.87 m；安源组为本区主要含煤地层。共含可采煤层18层，其中全区可采煤层为七2、八1、八2，局部可采煤层为一、二、三1、四、五、六2、七1、九1、十、十一、十二、十三、十四、十五等。属急倾斜煤层群开采，采用伪倾斜柔性掩护支架采煤方法，自然垮落法管理顶板。

矿井采用三级排水。在-120 m水平、-270m水平、-475 m水平井底车场建有水泵房，水仓总容量12744 m3，井下共安装水泵16台，并安装地面启动大功率潜泵4台。根据《煤矿安全规程》有关规定，经验算，矿井泵排能力为10500 m3/h，管排能力为11075 m3/h正常和最大涌水量的要求。

根据 《沿沟煤矿水文地质类型划分报告》（2016年5月），矿井水文地质类型为极复杂型，矿井正常涌水量为440 m3/h，雨季时最大涌水量达2430 m3/h。

2 相邻矿井

沿沟煤矿东邻仙槎煤矿、西邻涌山煤矿、中部有东方红煤矿，三矿井均于2016年9月关闭。目前仙槎煤矿、涌山煤矿均保留了排水系统，由沿沟煤矿接管，均从-270 m水平直排地面；东方红煤矿涌水通过沿沟煤矿的放水巷引到沿沟煤矿-270 m水平进行排水。

图1 相邻矿井关系

3 矿井主要水害

矿区内属丘陵地貌，地面植被发育，地势呈西南低东北高。矿井西边界涌山河自北而南垂直地层流入矿区，经南部汇入乐安江。涌山河流经矿区长度1300m，贯穿所有煤层，河宽10～20 m，河深2～3 m，河床标高41.03m，最高洪水位标高45.64 m。

矿区属以裂隙含水为主的充水矿床，矿坑充水以大气降水补给为主，它通过浅部星罗棋布的老窑塌陷区和人工破坏区而渗入浅部风化裂隙带，然后进入矿坑。

矿井水文地质自然条件较简单，无强含水层及导水构造，但由于历年来小井开采破坏，使矿井水文地质条件人为复杂化，2010年以来水文地质类型划分为极复杂型矿井。因小井无序开采且偷采盗挖煤层露头，使地表破环严重，雨季期间，大气降水通过涌山河洪泛区、塌陷区、煤层露头人为破坏区汇集直接补给矿井，使矿井涌水量骤增，矿井涌水量与大气降水量呈明显线性关系，即地表降水越多，井下涌水量就越大，雨季期间水害尤为严重，故因人为破坏，矿井水文地质条件复杂化，20世纪80年代以来，雨季透水死亡事故频发，出现了两次因连续降雨和全井停电造成的淹井事故，事故造成死亡人员多，停产时间长，造成社会影响大，经济损失巨大。因此，在雨季大气降水和地表水是威胁矿井安全的最大隐患之一，必须进行综合治理。

4 水害曾经给矿井造成的灾难

由于矿井井田范围内小煤窑的无序开采，破坏了地形地貌，破坏了地面水土保持设施，破坏了涌山河床保护煤柱，为大气降水及涌山河水系补给井下创造了良好条件，留下了极其复杂的采掘空间积水体，使矿井水文地质条件人为复杂化，在治理前曾多次发生透水和淹井事故，造成了严重的人员伤亡和财产损失，如1989年7月5日和1993年7月4日两次淹井事故，都是因为暴雨季节涌山河床垮塌和洪泛区塌陷所致，造成矿井停产两个月以上，直接经济损失1036.69万元，同时还多次发生井下突水事故，总死亡人数31人。如1984年7月3日-120水平发生透水事故，死亡12人，突出水量4000m3；1996年7月11日西一±0总回风上山修理过程中揭通小窑积水，死亡4人，突出水量达6000～7000 m3；1996年8月18日，B4煤老塘透水，死亡4人，突水量800m3；1997年12月10日，22801 9#斜坡上部溃水，死亡2人，突水量600m3；1998年6月26日，五号井水泵房溃水死亡3人；2005年5月22日，21103掘进工作面发生溃水，死亡3人，突水量200 m3。突水事故给矿井带来上千万的经济损失。

5 矿井综合防治水技术及经验

5.1 从源头上治理水害，加强了地表水防治

根据矿井水文地质特点和充水性因素，矿井水害主要是地表水害和老窑水害，地表水害是源头，地表水害治理方案根据“防、堵、疏、排、截”的综合治理措施，分为地表塌陷及废旧小井处理、构筑排洪水沟网络、植树造林恢复地表生态环境治理三个部分。

（1）地表塌陷及废旧小井处理

涌山河自北而南贯穿地层，河床低洼洪泛区废弃小井星罗密布，塌陷沿煤层露头分布，塌陷在河底时，治理措施采取修建人工河床，主要是先打钻帷幕注浆进行固化，再在河底浇注钢筋混凝土构筑人工河床，通过“堵”的综合治理措施，有效堵住了涌山河水渗入井下的通道。地表塌陷及废旧小井处在地势高的地方，治理措施则采取砂石、黏土充填，表面铺0.5 m厚防水黏土夯实，再在充填物上方加护砌或浇筑混凝土。如果没有条件充填的，在塌陷区周围依地势修截水沟疏排水。通过“堵”和“截”的综合治理措施，有效截断地表水渗入井下的通道。

（2）构筑排洪水沟网络

多年以来由于小井的乱采滥挖，地表破坏严重，使得地表水难以自然排出，雨季大气降雨直接经塌陷区渗入井下，给采掘工作面带来威胁，为有效解决地表水的疏排，减少地表水经塌陷区渗入井下，依据矿区地势东高西低的特点，2002年开始在井田范围内构筑排洪水沟网络，排洪水沟网络由沿走向主排水沟、沿山洼支毛沟及沿塌陷区人字型围沟组成，主排水沟接通涌山河形成疏排水系统。经过近十年的治理完善形成了地面疏排水网络，通过“疏”和“排”的综合治理措施，有效降低了地表水渗入井下，缓解了矿井排水压力。

（3）植树造林，恢复地表生态治理

结合2010年景德镇市矿山地质环境治理工程，对地表塌陷区域进行治山治坡，植树造林，在低洼地带周围构筑防洪堤、截水沟、排洪道等防洪圈，恢复地表生态环境工程完成后，经过集中治理后第二年雨季井下涌水量明显降低，恢复治理工程取得的经济效果显著。

5.2 落实防治水制度，加强井下探放水工作

（1）调查摸清矿井内小窑采掘空间积水体分布情况，坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”防治水原则安排采掘活动。

（2）对有水害威胁的积水区实行”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，通过巷探钻探工程来截断水源补给、降低积水体压力，最终掘通积水体彻底消除水患。

5.3 强化雨季“三防”制度的落实

（1）建立和完善了雨季“三防”制度，成立雨季“三防”领导小组，组建了抗洪队伍。

（2）建全完善了防范自然灾害预警、预报、预防处置机制。强化组织，落实安全责任，制定应急措施，储备足够数量的抢险物资。

（3）主动与气象、防汛部门联系，掌握可能危及矿井安全生产的暴雨洪水灾害信息，密切关注本地区的天气预报警信息，及时掌握矿区雨情、汛情和水情，包括流经矿区河流上游的汛情和水情，主动提前采取防洪措施。

（4）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的仙槎、涌山煤矿矿界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 h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。

（5）加强对地面防雷电避雷器检查、试验、接地电阻检测，及供电系统检修。雨季期间-475 m水平、-270 m水平泵房配电工、水泵司机及仙槎、涌山排水站水泵工、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。

（6）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。

5.4 加强水害应急管理

（1）全面整理分析井上下出水通道，编制雨季积水体危险源评估和防治措施。对矿井水平、采区、工作面、掘进头涌水量进行预测，对井下采掘工作面透水危险性提前做预测评估，编制《矿井防治水应急预案》和《采面防止突然溃水应急预案》。

（2）根据实际情况加强应急预案的动态管，及时分析和发现应急处置中存在问题，不断修订完善相关应急预案，切实增强预案的针对性和适用性。

（3）每年组织水害应急救援现场演练一次，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，明确启动标准及停产撤人的程序。停产撤人后，必须在确认隐患已经彻底消除，方可恢复生产。

6 效果分析

1）矿井涌水量大幅减少，经济效益明显

通过地面水患治理，减少了地表水渗入量，降低了老窑水补给，矿井涌水量减少明显，如表1所示。

表1 近几年矿井降雨量、涌水量对照表

通过近几年矿井降雨量与涌水量实测数据分析，2010年降雨量集中期在7月份，地面降雨量为500.6 mm，井下最大涌水量为6870 m3/h,7月份井下累计排出涌水量188.2万m3，排水电量为278.3万度。2010年雨季期间，采面受水患累计影响时间约1200小时。2011年降雨量集中期在6月份，地面降雨量为604.8 mm，2011年矿井最大涌水量仅为4230 m3/h，6月份井下累计排出水量为113.7万m3，排水电量为170.3万度，仅雨季期间一个月节省电量108万度。2011年采面受水患累计影响时间约480h。按排水综合电价0.8元/t计算，2011年雨季期间将比去年同期节约排水费用368余万元。同时减少了工作面因水患影响停产时间，降低经济损失220.4万余元。

据不完全统计，2010年至今，因地表水患治理，减少了矿井涌水量，降低矿井排水费用1257.3万元，减少了因水患对生产的影响，同时也降低矿井水对周边环境的影响，经济效益十分显著。

2）避免水害，安全效益显著

2005年以后，局矿两级下大力气对矿井水患进行综合治理，安排地面防治水工程，从源头上治理水患，到2010年底基本完成治理工作。通过综合治理，近10年来基本上消灭了水害人身伤亡事故和淹井事故，充分体现了安全就是最大效益的理念。