常村煤矿水害防治对策

常村煤矿水害防治对策

王素娜

河南大有能源股份有限公司地质测量处 , 河南 义马 472300

摘要：本文根据矿井水文地质条件、充水条件以及充水因素等基础资料分析，制定了矿井的防治水措施与水害防治对策。

关键词：充水水源 措施 对策

1.前言

常村矿主采煤层顶板分布有侏罗系中统砂砾岩，含孔隙—裂隙承压水，是煤层顶板直接充水层。浅部分布着许多小煤窑，无序开采不仅在地表形成了众多的塌陷坑和裂缝，也使涧河防水煤柱遭受破坏，常村和跃进矿曾经发生多次涧河透水事故，并导致采区被淹。为了利于高效和高产矿井的防治水工作，开展了矿井防治水对策的研究工作。

2.矿井充水水源与充水条件

2.1充水水源

常村煤矿主要开采侏罗系中统义马组2-1煤和2-3煤，煤层顶板分布有侏罗系中统砂岩和砾岩，裂隙发育较差且不均匀，赋存有裂隙水，是煤层顶板直接充水含水层，也是矿井主要充水水源，通过构造裂隙和煤层顶板采动破坏裂隙进入矿井。在浅部采煤时，南涧河河水和南露天矿采矿坑积水也是重要充水水源，河水通过分布在河道上的小煤窑塌陷坑灌入地下采空区，再越过涧河防水煤柱进入常村矿。涧河地表水虽发生次数少，但直接威胁矿井安全。

2.2充水条件

随着开采深度的加大，矿井充水条件也发生了一些变化。在浅部采煤时，矿井充水水源是煤层顶板砂砾岩裂隙水、地表水及老窑水，大气降水和地表水对矿井充水起到重要作用。采煤生产进入21采区以后，煤层顶板砂砾岩裂隙水和本矿采空积水是矿井充水水源，由于含水层深埋于地下，难于获得大气降水和地表水的补给，矿井涌水以消耗裂隙含水层静储量为主，突水强度有限，且水量衰减很快，大气降水对矿井充水的影响减小。浅部采煤时，构造裂隙和采动裂隙、小煤窑采空区塌陷、露天废弃采矿坑等是常村矿突水或透水的通道，深部采煤时，构造裂隙和采动裂隙成为主要突水通道。由于深部补给条件变差，矿井总涌水量呈逐渐下降趋势。

3. 防治水措施和方法

3.1 建立完善的防排水系统

常村矿1982～1987年连续四次发生涧河透水淹采区后，大幅度提高了矿井排水能力，完善了排水系统。对+320、+330、+110水平排水泵房进行了技术改造，重新布置了+320排水钻孔、+320防洪泵房、排水钻孔管道和管道小井，更换+320泵房的大泵及其配套设施，使+320水平的综合排水能力达到1291m³/h。建设了+210水平排水泵房，安装4台排水泵，排水能力620 m³/h，铺设排水管路3趟，水仓容积1324 m³。修建了+320西大巷、回风巷水闸墙和+320水平的水闸墙，使+320和+210水平之间形成了一个封闭的容量可达40万m³的自然水仓。在21采区底部安装4台排水泵，排水620 m³/h，铺设排水管路3趟，水仓容积1324 m³。目前，矿井排水能力达到1800m³/h，2020年矿井正常涌水量160 m³/h，最大涌水量为230m³/h。矿井排水设施和能力符合煤矿安全规程要求。

3.2 地面防治水工程

1988年发生涧河水透水淹采区后，常村矿为堵塞河水溃入井下的通道，对矿井西翼地面防水煤柱区内的废弃小窑、老空区及地面塌陷坑，逐一进行了回填，回填体积11910m³。并对涧河河道进行了清障和疏浚，工程量为14400m³。

3.3 生产中防治水工作

（1）应用物探和钻探技术查明顶板砂砾岩富水带，划分水文地质分区巷道掘进过程中，广泛采用矿井直流电法超前探测技术，探测掘进头前60m范围内的裂隙、断层、老空区等低阻异常地质体。对探测出来的异常区，用探放水孔进行探测和疏放。对于工作面顶底板砂砾岩裂隙水及老空水，机巷和风巷贯通后，进行井下瞬变电磁探测，圈定工作面顶板砂砾岩富水区及老空水分布区，施工钻孔提前进行疏放。

（2）对于工作面顶部和上部的老空积水或老巷积水，由于积水位置和积水量基本确定，采用泄水孔提前进行彻底疏放。对于工作面顶板砂砾岩裂隙水，在瞬变电磁勘探的基础上，对比较明确的富水区进行疏放，把工作面推进过程中的涌水量降低到最小。

（3）在有可能受到水害威胁的地方，留设一定的防水煤岩柱是防止工作面遭受水害威胁的必要手段。尤其是对于F₃断层，按有关规范规定预留有断层防水煤柱，设置有警戒线、探水线、和积水线。

4. 矿井水害防治对策

4.1涧河透水水害的彻底治理

毫无疑问，南涧河水进入常村矿的通道尚在，根治南涧河塌陷区及其它导水通道已经刻不容缓。河水渗漏位置基本是确定的，关键问题是下决心彻底治理。主要技术措施如下：

（1）在涧河河漫滩进行三维地震勘探和瞬变电磁（或地面高密度电法）勘探，圈定出隐伏于第四系松散层之下的采空区位置，然后采取地面钻孔注浆方法对采空积水区进行灌浆充填。

（2）用附近煤矸石及黄土等材料，对废弃小煤窑和塌陷坑进行回填，表面压实后，用水泥砂浆抹面。

（3）会同水文和水利部门，收集流域水文资料，确定塌陷区附近不同概率水平下的洪峰流量、洪水位和淹没范围。

（4）对涧河河道进行清障疏浚和堵漏，开挖导水和泄洪渠道，修建石砌挡水堤（墙），渠道用水泥砂浆硬化，渠道和挡水墙应按一定防洪标准进行设计，改变洪水漫流的局面。

（5）复垦整理河漫滩上200亩耕地。

4.2煤层顶板砂砾岩裂隙水水害的治理

目前，对于巷道掘进头前方潜在的裂隙水富水区，采用施工探放水钻孔方法进行疏放，对于工作面顶板砂砾岩裂隙水，因钻孔疏放难度大，采用随工作面推进任其自然疏放和加强工作面排水能力的方法。工作面采煤过程中，一旦发生顶板砂砾岩突水，往往会严重影响生产。由于相邻跃进矿2-5采区5个综采工作面出现顶板砂砾岩裂隙水突水，因此，21采区必须重视砂砾岩裂隙水的防治。主要措施如下：

（1）工作面机风巷贯通后，采用井下瞬变电磁物探方法，对煤层顶板60m范围地层进行物探，圈定裂隙水富水区段。对圈定的富水异常区，施工放水孔，提前进行疏放。

（2）加强综采工作面的防治水能力。工作面要有足够的排水能力和配套的防排水设施，工作面推进过富水异常区段前，提前布置放水和排水，开挖排水沟，铺设排水管，将水及时引入排水泵窝。

4.3老空水或老巷水的防治

常村矿自身采掘形成的采空区及老巷位置都能准确确定，积水位置和积水量都十分清楚，因此，开采下分层煤层或在已采区下部布置工作面时，对顶部和上部老空积水或老巷积水需要进行超前探（疏）放。

4.4防治水工作措施

（1）贯彻执行《煤矿安全规程》和《煤矿防治水细则》，坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的十六字原则和“探、防、堵、疏、排、截、监”七项综合治理措施，编制水害事故应急救援预案。

（2）增加排水设备，完善排水系统，增强抗灾能力。对井下排水设施存在的问题进行治理，如水泵老化，排水管道局部锈蚀严重，结垢孔径变小，阀门启闭不灵活排水沟淤积过水不畅等，增大综采工作面排水能力。

（3）成立专门防治水队伍，添置探水设备。探放水工作是常村矿重要防治水手段，也是最有效手段。有必要设置专门探放水施工队伍，添置钻进深度可达300m的井下钻机，钻机配备钻孔导向防斜装置。

（4）加强井下水文地质勘探工作，重视对顶板砂砾岩裂隙含水层的瞬变电磁勘探工作。

（5）添置煤矿水文地质物探设备，如瞬变电磁仪、坑透仪等。

（6）开展隐蔽致灾因素普查工作，确保矿井安全生产。按照《煤矿地质工作规定》要求，矿井全面开展隐蔽致灾因素普查工作，针对采空区、老窑、断层、瓦斯、冲击地压等致灾因素进行普查，编制隐蔽致灾因素普查报告，制定有效的防范措施，确保矿井安全生产。

作者简介：　王素娜 女， 1981年10月出生，硕士学历，高级工程师，毕业于河南理工大学地质工程专业，现从事煤矿地质技术工作。