坑柄矿水文地质特征及防治水策略范文

摘要：坑柄矿井水文地质条件为中等型，地表上无大河流经，岩层含水不均匀，富水性弱。分析坑柄煤矿水文地质特征，寻找矿井水害的主要因素，提出了矿井水害防治措施和对策。

关键词：坑柄矿；水文地质；水害；防治对策

坑柄井田位于福建省龙岩市西北部，井田地貌属侵蚀型、中低山丘陵，山岭沟谷呈东西走向延伸，西端折向南东。区内地形复杂，沟谷切割较深，水系受地形控制，无大的地表水体，仅有季节性沟谷水，东南部坑柄内坂溪向东南经湖坑等地注入小池溪。

1矿井水文地质特征

1.1大气降水及地表水

矿井涌水量动态变化与大气降水密切相关，大气降水对地下水的补给程度和对矿坑涌水量的影响随深度增大而减弱。坑柄井田南部的煤系大都被翠屏山组岩层覆盖，因此大气降水对其的充水影响会比浅部矿井弱。

1.2断裂构造带的导水性

坑柄井田断裂构造的力学性质多为压性和压扭性，其充导水性较弱。F5、F2、F1边界断层充导水性弱。F5是贯穿坑柄井田中部的大断层，为压扭性断层。没有发现明显的出水点；在生产中，F5断层没有发生大的涌水现象，个别揭露F5断层时，初期少量涌水，随着井巷的延伸逐渐变小，说明地下水以静储量为主。F5-1断层为F5伴生断层，局部导水性较好。地表未见明显出水点，钻孔揭露时均未发生“全漏”现象；当巷道和采面遇见F5-1断层时，淋水和涌水都较大，如435水平在东翼2号煤层采面，该断层从435～485m标高的2号煤层中上部穿过，几条沿煤上山巷道靠近F5-1断层时，皆因大淋水发生冒顶，危及生产，其水源主要来自翠屏山组底部含水层段。西部F2边界断层，地表未见明显出水点；南部F1边界断层，地表没有出水点，6-3、S-1钻孔揭露时，泥浆消耗小，水位未发生异常反映，岩芯没有含水标志。

1.3岩层的含水性

据钻孔简易水文地质观测资料统计，岩层的富水规律主要表现为：从平面上看，由西向东富水性增强。除基岩风化带外，坑柄井田南部各次勘探施工的钻孔有21个涌、漏水点，其中4线以东有15个，4线以西只有6个；从标高上看，14个涌、漏水点主要分布在370m标高以上，说明在剖面上，由浅而深富水性变弱；从层位上看，14个涌、漏水点主要发生在翠屏山组；从岩性上看，主要发生在砂岩和泥质砂岩等脆性岩层中。

（1）第四系主要由基岩风化的残积一坡积物及沟谷中洪积-冲积物组成，厚0～10m，主要分布在东南部，含季节性孔隙型潜水，富水性弱至中等。

（2）基岩风化带含水岩组，基岩风化带深度平均为56.28m，最深113.72m（4-3钻孔），含孔隙或孔隙-裂隙型潜水，含水不均匀，富水性弱-中等。

（3）翠屏山组，为童子岩组第三段盖层，含裂隙承压水，含水不均匀，富水性弱—中等，勘探施工的10个钻孔均有揭露。翠屏山组底砾岩含水不均匀，富水性一般较弱。翠屏山组主要富水部位在底砾岩之上的砂岩中。

（4）童子岩组第一、三段含水岩组，含裂隙承压水，含水不均匀，富水性弱。勘探中有3个钻孔在该层段发生全漏，但易于堵漏。经钻孔岩芯检查，发现一般裂隙不发育，脆性岩层局部裂隙较发育，但裂隙多被石英脉所充填。对CK9、CK10、CK24、S—1共4个钻孔进行10次降深抽水试验，单位涌水量0.0094～0.1737L/s•m，平均0.0661L/s•m；渗透系数0.0388～0.7977m/d，平均0.3147m/d。

（5）童子岩组第二段及文笔山组隔水岩组裂隙不发育，为稳定隔水岩组。

（6）栖霞组灰岩含水岩组，矿区各次勘探均有钻孔见灰岩，岩芯检查发现其裂隙发育，但均被方解石脉和石英脉所充填，含水性差，富水性弱。勘探施工钻孔所见的灰岩，据钻探、水文测井和岩芯检查，都表示其不含水。从以上分析可以得到结论：矿坑的主要充水因素是由大气降水渗透补给的翠屏山组含水岩组的越流补给及花岗岩体含水岩组的侧向补给。

1.4充水水源和充水途径

矿井的充水水源以大气降水为主，充水途径为浅部采区及小煤窑卸压地段造成的“三带”波及地表的塌陷及裂隙裂缝，相当一部分的充水通道和井巷连通，降水和沟流直接贯入巷道或废弃老窑中［1］。

2矿井涌水量

坑柄煤矿矿井涌水量主要由含水层中的裂隙承压水构成，主要靠大气降雨补给。从近年来各观测站收集的数据来看，矿区矿坑涌水量随季节变化而变化，雨季大旱季小，矿坑涌水量变化与大气降水关系密切。近几年来，坑柄煤矿雨季涌水量观测的情况见表1。据对矿井涌水量动态变化的观测，表1表明大气降水对地下水的补给程度和对矿坑涌水量的影响随深度增大而减弱。矿井上部采空区卸压后产生裂隙、裂缝波及地面，暴雨时，与地表水沟通，通过裂隙、裂缝涌入矿坑，将导致矿坑涌水量增加，从而增加矿井排水量。

3矿井充水因素分析

根据水文地质调查资料，结合矿区地质报告、现状安全评价报告和矿山开采的实际情况等资料，经过综合分析认为造成矿山水害隐患的主要因素表现在以下4个方面：地表水、地下水、生产矿井采空积水区和老窑采空积水区。

3.1地表水

据调查，矿区内无湖泊、水库等地表水体。矿区内地表水体主要是沟谷水，沟谷水通过地表风化裂隙带、构造裂隙带以及采动“三带”等补给矿井。据矿井涌水情况观测分析，表明地表沟谷水对地表浅部具有一定的充水影响，与深部承压含水层之间存在弱水力联系，是矿井间接充水来源之一。

3.2地下水

坑柄井田地下水主要受大气降水补给，大气降水首先补给第四系和基岩风化带中的潜水，然后通过裂隙或构造破碎带等通道补给基岩承压水，浅部补给条件好，深部则差。由于覆岩变形形成的导水裂隙带具有较强的导水性能，当其发展到与含水层贯通时，含水层中的地下水就会沿裂隙发生渗流，因此地下水也是坑柄矿充水来源的一部分。

3.3生产矿井采空区积水

现生产水平以上采空区均为本矿连续开采区，无水患危险。目前采区采取自然排水法，未出现井下水患及其事故。随着开采的继续，采空区的增多，可能在后续中存在积水的采空区。3.4老窑采空区积水矿区周边小煤窑大部分属平硐开采，其矿井水则通过抽、排的方式排到平硐流出，矿区内小窑硐口位置与地面水体距离较远，不受地面水体的影响。坑柄矿井设计范围内周边生产小窑及封闭老窑开采及积水情况如下：

（1）廖某+571硐口标高的小窑主要开采22#、23#煤层，最低开采标高+542.63m，暂无生产，采空区无积水。

（2）廖某+601硐口标高的小窑主要开采2#、7#煤层，最低开采标高+558.22m，属下山开采，暂无生产，采空区无积水。

（3）祝某+585硐口标高的小窑主要开采22#、23#、24#煤层，最低开采标高+542.63m，暂无生产，采空区无积水。

4矿井防治水对策

为了保证矿井建设和生产的安全，防止水害事故的发生，通过结合坑柄矿的水文地质资料，依据煤矿防治水的总原则：“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施，具体问题具体分析，提出针对坑柄矿的防治水措施。

4.1地面措施

由于地理位置特殊，矿地面一条排洪沟从560井口至生活区直贯穿到办公楼。560井口上游是小窑开采的矸石大量堆积之处，仓库、职工部分住房、办公楼等建在排洪沟之上，同时矿煤台位于内坂河道边，一旦山洪爆发引起矸石堵塞河沟（河道）对以上设施、设备和人员将造成一定的危害，为此须采取以下措施：

（1）在大雨期间，对硐口认真观测涌水量，做好涌水量动态分析；对矸石山设立观察点不间断现场监察。

（2）在暴雨期间，对河道进行清理矸石淤泥，严防堵塞。汛后根据受灾情况酌情及时疏通。

（3）对生活区住房后山坡，汛前全面检查，挖掘排水沟，及时处理危险坡段，对房前屋后水沟保持畅通。

（4）设立分洪拦坝为第一道分洪，采用沙包及木板拦截。

4.2井下措施

（1）+485平硐以上的防、堵、疏、排、截水重点是：防止雨季时平硐以上的水涌入+485以下，+485水平巷道多处与上部小窑及地表水有联系，雨季+485平硐水量大大增加。雨季水量大时应在五采区485上部车场设置临时拦水坝进行拦水，防止485水平水往下水平灌。

（2）井下拦截水地点主要在五采区+435水平，具体采取措施如下：+435目前涌水情况，正常涌水量25m3/h，最大涌水量60-85m3/h；目前水仓容量约600m3，可以满足要求。若井下某一水平涌水量突增时，应先查明涌水量突增的水源及水量情况，然后根据查明情况及可能威胁中央泵房（330、172水平）的排水，在相应地点采取临时贮水的措施；设置拦水坝进行临时贮水。

4.3综合措施

（1）加强地表巡查工作，做好雨季“三防”工作，在上水平矿井修筑挡水墙，采取“防”、“堵”、“疏”、“引”、“截”等措施，以减轻下水平排水负担。

（2）应对采空区的分布范围和积水情况做好调查工作，设计要求在开采时应按照有关规定专项设计留设保安煤柱，在生产过程中应注意观测，需摸清采空区状况，随时注意井下水量变化，对矿井生产地点的滴水、淋水情况进行调查和观测，提早采取有效的探放水措施，留设足够的煤岩柱。

（3）确保矿井中央泵房排水水泵及排水设施完好、供电安全可靠，矿井总排水能力达到要求。

参考文献

[1]许福美.坑柄矿井的水源分析与水害防治.矿业安全与环保，2007，34（1）

作者：赖金华 单位：福建煤电股份有限公司坑柄煤矿