文/景劍峰馮寧

山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)經(jīng)坊煤業(yè)公司井田面積30.7229km2，生產(chǎn)能力300萬噸，批準(zhǔn)層位3#、8#、9#、14#、15#?，F(xiàn)開采 3# 煤層。隨著礦井開采時間的延伸，南區(qū)主要水害為本煤層的采空區(qū)積水。北區(qū)水文地質(zhì)條件為中等，局部帶壓，帶壓標(biāo)高652m，北區(qū)主要水害類型為采空區(qū)積水及奧灰?guī)r溶水，礦井總體水文地質(zhì)條件為中等。如在生產(chǎn)過程中疏于防范，將給礦井安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重的危害。

一、礦井水文地質(zhì)特征

經(jīng)坊煤礦大部為第四系覆蓋，第四系孔隙含水層在井田范圍內(nèi)分布廣泛，主要接受大氣降水補給，受氣候變化影響明顯，是居民生活及工農(nóng)業(yè)用水的主要水源。其下伏基巖風(fēng)化帶含水層在露頭區(qū)及淺埋區(qū)，除可直接接收大氣降水補給外，還可接受第四系含水層的補給。在不同的地段，不同時期第四系含水層與基巖風(fēng)化帶含水層可互為補給含水層。

井田內(nèi)碎屑巖類含水層及石炭系中統(tǒng)巖溶裂隙含水層，由于其間有厚度不等的泥質(zhì)巖層阻隔，相互間水力聯(lián)系差，且主要以相互平行的層間徑流為主。僅在構(gòu)造部位或淺部才可能與其他含水層發(fā)生直接水力聯(lián)系。

奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r含水層是井田內(nèi)主要含水層之一，井田內(nèi)沒有出露。其地下水位于辛安泉域南徑流帶上，徑流方向大至由西偏南向東偏北方向徑流。從井田內(nèi)埋藏條件、巖溶發(fā)育情況分析，井田內(nèi)巖溶發(fā)育段埋藏較深，溶蝕發(fā)育較好，一般情況隨深度增加，水位埋深也不斷增大，在構(gòu)造部位有可能與其他含水層發(fā)生水力聯(lián)系。

二、充水水源及影響因素分析

生產(chǎn)實踐表明，大氣降水、地表水、含水層水及老空水等水源均對礦井充水有一定影響，其影響程度主要取決于上述各水體的發(fā)育程度或富水性，以及水體同開采煤層的關(guān)系。

1.充水水源分析

大氣降水。降水通過巖土層孔隙及長期開采條件下可相互溝通的煤層頂板垮落帶下滲，是礦坑充水的主要來源。受降水的周期性及季節(jié)性變化影響，礦坑涌水量隨之具有顯著的動態(tài)特征。但在采區(qū)工作面附近，3號煤層埋藏深度一般為250~300m。淺層地下水及大氣降水僅小部分可通過砂巖裂隙及構(gòu)造裂隙等導(dǎo)水通道進(jìn)入巷道，巷道涌水量增加不明顯。

地表水。本區(qū)無常年性河流，一般無水害威脅，但在雨季應(yīng)注意回填地面塌陷裂隙，預(yù)防大氣降水涌入礦井造成水害威脅。礦井地面有一南北方向約20～30m寬橫跨四采區(qū)的地面積水區(qū)，水位2～3m，應(yīng)加強監(jiān)測和必要的疏排工作，以防雨季積水增加造成滲漏引發(fā)礦井頂板淋水。

2.影響因素分析

采空區(qū)積水。井田內(nèi)僅有池里1個小煤礦，暫時不會對本礦井造成大的影響，應(yīng)加強對其監(jiān)督管理。該礦采空區(qū)存在著積水情況，3號煤層采空區(qū)積水量總計460959.42m3，這些積水區(qū)域?qū)ο陆M煤的開采將構(gòu)成一定的威脅，下組煤采至相應(yīng)位置時，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的探測和排水工作。

含水層水。K2灰?guī)r水含區(qū)內(nèi)共有5層灰?guī)r，據(jù)補2號孔石炭系抽水資料顯示，K2灰?guī)r水水位標(biāo)高為871.62m，K2灰?guī)r頂面標(biāo)高為469.586m，3號煤底板標(biāo)高為530.936m，底板隔水層厚度為61.35m，承受水頭壓力為4.020MPa，突水系數(shù)為0.066MPa/m，但其單位涌水量為0.0133L/s.m，屬于富水性弱的含水層，且距3號煤層90多米，因此在無構(gòu)造直接導(dǎo)水情況下對3號煤層的開采影響較小，但應(yīng)加強K2灰?guī)r水水位監(jiān)測。

頂板砂巖裂隙水。煤層頂板砂巖裂隙含水層將通過礦坑頂板導(dǎo)水裂縫帶向礦坑充水，根據(jù)山西省長治經(jīng)坊煤業(yè)礦井水文地質(zhì)補充勘探報告表明：井田內(nèi)風(fēng)化裂隙發(fā)育，部分地段富水性好，補1號孔在風(fēng)化帶鉆進(jìn)時，出現(xiàn)沖洗液消耗量增大，補2號孔在風(fēng)化帶中鉆進(jìn)時，出現(xiàn)沖洗液漏失現(xiàn)象。第四系堆積物厚度較大，其松散層中富水性較好，造成基巖面上積水量較大，使3號煤層頂板砂巖富水性變好。因此，在煤層淺埋區(qū)，頂板砂巖裂隙水成為礦坑充水的主要來源。

奧陶系巖溶水。據(jù)以往補充勘探資料和區(qū)內(nèi)水源井資料數(shù)據(jù)顯示，奧灰水為井田內(nèi)主要的含水層，單位涌水量0.3129～4.722L/s.m，富水性中等偏強。井田內(nèi)奧灰?guī)r溶水水位標(biāo)高在652m左右，可采煤層均有部分地段低于奧灰?guī)r溶水水位標(biāo)高，3#煤層底板突水系數(shù)為0.010~0.031MPa/m。因此加強地質(zhì)構(gòu)造及導(dǎo)水性的探測，堅持“預(yù)測預(yù)報、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原則，制定有效的防治水措施，防止水災(zāi)事故的發(fā)生。

三、礦井水害防治技術(shù)方法

1.地表水、老空水、裂隙水的防治措施

嚴(yán)格執(zhí)行“有掘必探、有采必探、先探后掘、先治后采”和“物探先行、化探跟進(jìn)、鉆探驗證”的防治水原則，采取“防、堵、疏、排、截”綜合治理措施。在井田外圍修筑防洪泄洪渠道，在采空區(qū)外圍挖溝排（截）洪；填堵地面塌陷及裂隙區(qū)域等地表水下滲渠道；堵水截流，在井下留設(shè)放水煤（巖）柱，設(shè)置防水閘門或直接對突水點進(jìn)行注漿封堵；疏干降壓，在井下施工專門的疏水鉆孔對水體進(jìn)行疏干、排放，以減少積水量，降低水壓。

2.奧灰水的防治措施

井田北區(qū)屬于部分帶壓開采區(qū)域，受到奧灰水的威脅，需要研究制定專門的安全防治措施。

（1）帶壓開采區(qū)的采掘工作面如發(fā)生底板出水或煤層淋水等情況時，應(yīng)及時調(diào)查出水點的出水時間、位置、標(biāo)高、出水范圍，以及出水形式、水量、水溫、水質(zhì)等實際情況，如有頂板巖石露出，調(diào)查其巖性與裂隙發(fā)育情況，斷層構(gòu)造情況等并分析判斷水源，水量大于3m3/h時，應(yīng)每日觀察其水量。

（2）受底板巖溶水的威脅在開采前必須進(jìn)行疏水降壓，使灰?guī)r巖溶的水壓降到安全水壓值以下，采煤后底板移動破壞帶以下，否則，不準(zhǔn)開采。

（3）在帶壓開采過程中，雖然疏水降壓到安全水壓值以下，還應(yīng)特別注意工作面范圍內(nèi)的小斷層和小褶曲，當(dāng)這些小構(gòu)造和含水灰?guī)r或切割灰?guī)r的較大斷層相通過時，往往形成突水通道，礦井水文人員及綜采隊工作人員發(fā)現(xiàn)構(gòu)造，遇到出水征兆要及時匯報，以便處理。

（4）為防治帶壓開采區(qū)段煤底板巖溶水，礦井水文人員及有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)要研究灰?guī)r突水機理，研究“下三帶”（即底板采后導(dǎo)水破壞帶，有效保護(hù)帶和地下水導(dǎo)升帶）在煤層開采后的發(fā)育規(guī)律，指導(dǎo)煤礦安全生產(chǎn)。

（5）根據(jù)水文地質(zhì)條件差異，分別采用不同方法防治底板水害的發(fā)生。在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度高的區(qū)塊，突發(fā)事故極易發(fā)生：當(dāng)?shù)装甯羲畮r厚度較大時，采用大面積注漿加固底板隔水層的方法來解決；當(dāng)?shù)装甯羲畮r厚度較小時，采用大降深疏降的方法；當(dāng)?shù)装甯叱袎汉畬訛楸踊規(guī)r時，采用帷幕疏的方法，實現(xiàn)大降深疏降；當(dāng)?shù)装甯羲畬雍穸忍幱谥虚g狀態(tài)時，采用大面積加固底板隔水層，小面積開導(dǎo)相結(jié)合的方法。在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度低的區(qū)塊：當(dāng)?shù)装甯羲畬雍穸容^大時，采用構(gòu)造地段局部注漿加固的方法；當(dāng)?shù)装甯羲畬雍穸容^中等時，采用構(gòu)造地段局部注漿加固和小面積開采相結(jié)合的方法；當(dāng)?shù)装甯羲畬雍穸容^小時，除以上方法外，還應(yīng)考慮巖石充填法。

總之，經(jīng)坊煤礦的水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，隨著開采深度的不斷加深將變得更加復(fù)雜。礦井只有樹立“水患不除心不安，水害不治礦不寧”“水害事故是可防可控”的意識，實踐“嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)、建體系、精勘探、細(xì)預(yù)報、強技術(shù)、控過程、慎評價、重總結(jié)”的工作態(tài)度，形成“加強基礎(chǔ)工作是前提、先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用是條件、嚴(yán)格監(jiān)管是保障”的礦井防治水綜合管理模式，才能不斷提高礦井水害防治技術(shù)和管理水平，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。