張紅偉

摘要：近幾年，隨著礦井開(kāi)采行業(yè)的發(fā)展，土地層的地質(zhì)狀況以及水文條件越來(lái)越差，礦井事故發(fā)生頻率越來(lái)越高，突水淹井事故尤為頻繁。突水事故不僅影響了礦井開(kāi)采的正常運(yùn)作，對(duì)施工人員的生命安全也產(chǎn)生了巨大的威脅。礦井水害的種類(lèi)較多，較為突出的有地表水、老窖水、孔隙水、裂隙水以及巖溶水五種水害，提高防治水技術(shù)是礦井開(kāi)采行業(yè)管理者的當(dāng)務(wù)之急。筆者結(jié)合多年實(shí)地工作經(jīng)驗(yàn)，從礦井水文地質(zhì)特點(diǎn)著手，對(duì)礦井防治水技術(shù)作了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：礦井水文地質(zhì) 概況 特點(diǎn) 防治水技術(shù)

1 礦井概況

筆者以山西潞安集團(tuán)蒲縣新良友煤業(yè)有限公司的礦井開(kāi)采為例，對(duì)當(dāng)?shù)氐V井的防水技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。井田位于呂梁山南麓，區(qū)內(nèi)溝谷發(fā)育，地形復(fù)雜，地勢(shì)西北高東南低。井田內(nèi)基巖出露中等，屬基巖剝蝕型山岳地貌，自然地理?xiàng)l件為剝蝕強(qiáng)烈的中低山區(qū)。最高點(diǎn)位于井田西北邊界山梁上，標(biāo)高1517.4m。最低點(diǎn)位于東南邊界溝谷內(nèi)，標(biāo)高1290m，相對(duì)高差227.4m。礦井周?chē)鷽](méi)有較大的河流，區(qū)內(nèi)沖溝發(fā)育，均屬季節(jié)性間歇性地表徑流。由于地區(qū)以前主要是私人開(kāi)采，老空水的防治就變成了防治水的重中之重。

2 礦井水文地質(zhì)特點(diǎn)

2.1 地層特點(diǎn)

井田位于霍西煤田西南部，地層出露由西向東、由老到新為：太古界霍縣群、太岳山群，上元古界長(zhǎng)城系，古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，中生界三疊系，新生界上第三系、第四系。

2.2 主要含水層

2.2.1 第四系砂礫層孔隙潛水含水層 分布在山澗河谷地帶，主要為井田東側(cè)的昕水河谷，巖性為灰白、灰黃色砂土、粉土、砂及砂礫，厚0-11.60m，井田內(nèi)沖溝少量分布，僅在盤(pán)地東段分布，厚度不大，水位隨地形變化，昕水河谷可成為富水性中等的孔隙含水層。

2.2.2 上石盒子組底部（K10砂巖）裂隙含水層 砂巖含水層較穩(wěn)定，多呈透鏡體，巖性為黃綠色，淺灰綠色中－細(xì)粒厚層狀石英長(zhǎng)石砂巖，埋藏淺時(shí)，風(fēng)化裂隙及節(jié)理發(fā)育，局部含小礫。該層為弱富水性裂隙含水層。

2.2.3 下石盒子組（K9、K8）砂巖裂隙含水層 砂巖含水層位于2號(hào)、3號(hào)煤層以上，K8為煤層直接充水含水層，巖性為灰白色、灰綠色、黃綠色厚層狀石英長(zhǎng)石砂巖，多為鈣質(zhì)膠結(jié)，裂隙稍發(fā)育，西部埋藏淺、風(fēng)化裂隙發(fā)育局部出現(xiàn)富水地段，含水層為弱——中等富水性裂隙含水層。

2.2.4 太原組石灰?guī)r（K4、K3）巖溶裂隙含水層 K3石灰?guī)r為8號(hào)煤直接頂板，厚度3.70m，裂隙較發(fā)育，隨埋深增加裂隙逐漸不發(fā)育。

K2石灰?guī)r為11號(hào)煤層直接充水含水層，也是太原組的主要含水層，巖性為深灰色，致密、堅(jiān)硬、性脆石灰?guī)r，一般含有燧石層及透鏡體。厚2.50-10.00m，平均厚7.05m，局部較發(fā)育，鉆進(jìn)消耗量一般在1.00m3/h以下。根據(jù)ZX2-4號(hào)鉆孔抽水試驗(yàn)結(jié)果，其單位涌水量0.00974L/s.m，水位標(biāo)高1218.44m，屬弱富水性裂隙含水層。

2.2.5 中奧陶統(tǒng)峰峰組石灰?guī)r巖溶裂隙含水層 奧陶系峰峰組巖溶裂隙含水層是煤系地層下伏的主要含水層，巖性為質(zhì)純、致密、性脆，上部裂隙發(fā)育或較發(fā)育多層，但厚度多在3-5m之間，下部巖層多完整，裂隙不發(fā)育。下段為泥灰?guī)r夾石膏層，可見(jiàn)角礫狀石灰?guī)r，棱角狀灰?guī)r碎塊被泥灰?guī)r膠結(jié)，厚63.76m，為相對(duì)隔水層。奧灰?guī)r溶地下水位在600-650m，井田各煤層均處于奧灰水位（650m左右）之上，不存在奧灰?guī)洪_(kāi)采威脅。

2.3 礦井充水通道

2.3.1 斷層 受地質(zhì)狀況的影響，該礦井地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，但是也存在多條斷層。當(dāng)施工項(xiàng)目穿過(guò)井內(nèi)斷層時(shí)，斷層裂縫形成的渠道可能會(huì)直接把積水引到井內(nèi)。通常情況下，斷層落差為10m左右，斷層兩側(cè)的土質(zhì)受裂縫的影響很容易出現(xiàn)崩塌危害，從而引起較為嚴(yán)重的井內(nèi)突水。

2.3.2 煤層開(kāi)采產(chǎn)生的裂縫 地層深處的煤層受重力的影響自身會(huì)產(chǎn)生較大的抗壓力，煤層承受的壓力與自身的抗壓力處于平衡狀態(tài)，從而保障土層的穩(wěn)定。當(dāng)?shù)V井開(kāi)采工作開(kāi)始后，煤炭上層的土層被采空，重力作用減小，導(dǎo)致土層失去平衡，煤層兩帶因此產(chǎn)生裂縫，造成突水事故。

2.3.3 封孔不良產(chǎn)生的鉆孔 礦井開(kāi)采過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量鉆孔，鉆孔施工結(jié)束后，通常會(huì)采用混凝土進(jìn)行密封，受混凝土材料以及密封技術(shù)的影響，鉆孔密封不合格是導(dǎo)致泄漏等問(wèn)題產(chǎn)生的主要原因。

3 礦井防治水技術(shù)探討

受礦井水文地質(zhì)特點(diǎn)的影響，井田各煤層均處于奧灰水位之上，不存在奧灰?guī)洪_(kāi)采威脅。礦井防治水技術(shù)主要表現(xiàn)在老空水、頂板水以及底板承壓水三方面，礦井的水害威脅主要來(lái)自于這三方面（由于筆者曾在受底板承壓水威脅的礦井工作，故淺談下底板承壓水的防治技術(shù)）。

3.1 老空水的防治技術(shù)

該礦井以前屬于私人開(kāi)采，老空水的防治工作是礦井管理人員應(yīng)該高度關(guān)注的重點(diǎn)。老空水分布范圍廣泛，老空積水的具體位置、范圍大小以及積水含量一直以來(lái)困擾著技術(shù)人員。礦井開(kāi)采過(guò)程中一旦發(fā)生老空水突水事故，不僅會(huì)影響正常開(kāi)采，還會(huì)造成大量的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。提高老空水的防治技術(shù)需要滿(mǎn)足以下要求：第一，老空水的探查。礦井開(kāi)挖前，管理者必須對(duì)老空水進(jìn)行嚴(yán)格的探查，做好探查記錄，老空水的檢測(cè)工作還要與開(kāi)采工作保持一致。另外，礦井開(kāi)采單位還應(yīng)該利用科學(xué)技術(shù)手段，對(duì)井內(nèi)以及礦井附近的老積水區(qū)域進(jìn)行勘探。很多煤礦由于規(guī)模較小，對(duì)老空水的范圍、深度以及區(qū)域勘測(cè)不到位，導(dǎo)致突水事故的發(fā)生。礦井單位應(yīng)該委派技術(shù)人員對(duì)老空水進(jìn)行科學(xué)合理的勘測(cè)，積極采用物探手段，對(duì)地下和地上和老空水進(jìn)行有效地勘測(cè)，保障礦井開(kāi)采工作的安全實(shí)施。第二，老空水的防治。除了對(duì)老空水的位置、含水量進(jìn)行探查外，還應(yīng)該做好老空水危害的防治工作。結(jié)合礦井開(kāi)采位置的土層情況，對(duì)積水進(jìn)行探放，明確積水線(xiàn)、探水線(xiàn)和警戒線(xiàn)，按照要求做好老空水的防治工作。

3.2 頂板水的防治技術(shù)

頂板水通常以靜態(tài)的形式出現(xiàn)，煤礦開(kāi)采過(guò)程中，頂板水必須通過(guò)裂縫進(jìn)入工作范圍，為了保證開(kāi)采工作的安全進(jìn)行，煤炭開(kāi)采前應(yīng)該通過(guò)有效地疏排方式將頂板水放出。疏放鉆孔是一種有效地疏排方式，這種方式主要通過(guò)物探手段明確頂板水的具體位置，在工作面上鉆孔，將煤層頂板上含水進(jìn)行疏放。另外，還可以通過(guò)疏水巷道來(lái)完成頂板水的疏放工作。疏水通道可以彌補(bǔ)疏放鉆孔的不足，根據(jù)礦井開(kāi)采的實(shí)際情況，選擇合適的地點(diǎn)修建疏水通道，疏水通道的水流方向與頂板水的水流方向保持一致，減少因頂板水聚集而產(chǎn)生的突水危害。

3.3 底板承壓水的防治技術(shù)

3.3.1 帶壓開(kāi)采 煤層底板通常會(huì)受到嚴(yán)重的承壓水壓力，面對(duì)承壓水的壓力，帶壓開(kāi)采是礦井開(kāi)采的最佳的選擇。帶壓開(kāi)采技術(shù)必須依靠真實(shí)、可靠的突水系數(shù)完成，據(jù)相關(guān)研究表示，底板受破壞地段的突水系數(shù)通常在0.07MPa/m以?xún)?nèi)，正常塊段的突水系數(shù)在0.1MPa/m以?xún)?nèi)。技術(shù)人員根據(jù)突水系數(shù)計(jì)算公式可以計(jì)算出底板水最大承壓值，保障帶壓開(kāi)采防治水技術(shù)的順利實(shí)施。

3.3.2 疏水降壓 疏水降壓法主要作用于底板承壓水的防治，奧灰含水層是底板承壓水防治工作的重點(diǎn)。奧灰含水層厚度較大、積水量大、富水性能強(qiáng)，利用疏水降壓法可以有效地保障防治水技術(shù)的順利實(shí)施。

3.3.3 底板注漿加固 礦井底板通常含有大量裂縫，底板注漿加固可以有效地控制突水事故。煤層底板的注漿加固工作必須在煤礦開(kāi)采前進(jìn)行施工，注漿材料以混凝土為主，對(duì)底板的裂縫、紋理等進(jìn)行密封，完善底板承水的防治技術(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

面對(duì)復(fù)雜的礦井水文地質(zhì)特點(diǎn)，煤層開(kāi)采工作存在著斷層、裂縫、以及鉆孔密封不良等問(wèn)題，突水事故不僅影響礦井開(kāi)采的安全施工，對(duì)開(kāi)采職工的人生安全和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益也有很大的威脅。因此，礦井開(kāi)采單位應(yīng)該不斷改革防治水技術(shù)，保障礦井開(kāi)采工作的順利實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

[1]俞志新，叢振，朱學(xué)軍等.礦井防治水安全技術(shù)探討[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2002(3).

[2]王江偉.礦井水文地質(zhì)特點(diǎn)與防治水技術(shù)[J].時(shí)代報(bào)告（學(xué)術(shù)版），2012(12).

[3]唐志慧.對(duì)礦業(yè)防治水技術(shù)的討論[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013(17).

[4]張祖林.礦井水文地質(zhì)的劃分及對(duì)防治水工作的建議[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2014(1).

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