谈苇子沟煤矿水文地质特征和防治措施范文

摘要：为解决苇子沟煤矿的水害问题，从煤矿水文地质特征入手分析了矿井的主要充水因素和面临的主要水害威胁，针对不同区域提出了相应的防治措施，通过防治措施的实施力求对矿井各种水害事故的发生起到积极地预防作用，确保煤矿的安全生产。

关键词：水文地质；水害；特征情况；防治措施

0引言

苇子沟煤矿矿井的水文地质类型为复杂型，煤层被赋予在侏罗系西山窑组的地层中，通过分析该区域地下水的赋存状态、含水层的岩性特点和埋藏情况，区域内的含水层被划分为3种类型，分别是第四系含水层、中侏罗统西山窑组含水层（分上下段）和烧变岩裂隙潜水含水层[1]。

1矿井总体概况

苇子沟煤矿位于呼图壁县西南55km处的苇子沟，总体地势南高北低，井田地表水系较为发育，内有苇子沟河，年径流量200～300万m3。在苇子沟河上游，泉水涌出量为30m3/h，主采5、6、7号煤层。

2区域水文地质

2.1水文地质单元

苇子沟煤矿东、北、南三侧以地表分水岭为界，西以呼图壁河为界，构成一个局部完整的水文地质单元，西部呼图壁河为本区天然排放边界，区内地表、地下水主要向呼图壁河进行排放；南部雪山一侧地表最高点构成南侧区域地表水分水岭；东部以干沟以东一侧地表最高点构成东侧区域地表水分水岭，分水岭以西，地表地下水主要向呼图壁河排放，分水岭以东地表地下水主要向东面区域性河流三屯河进行排放；北部齐古组、头屯河组等相对隔水层出露于地表的最高点构成了北侧区域地表水分水岭。苇子沟煤矿位于区域水文地质单元的补给-径流带。

2.2主要含水岩组及其特征

依据岩性组合、岩层富水性等特征，对井田内所有钻孔的岩性组合特征进行分析，结合抽水实验资料和基建过程来揭露水文地质资料，对井田内含水层进行了划分。

2.2.1孔隙潜水含水层该含水层

分布范围主要是井田穿过的苇子沟河床及两岸，地下水的赋存形式为孔隙潜水，虽然该含水层的富水性强，但是其分布面积较小，因此储水量不多。

2.2.2中侏罗统西山窑组上段含水层

含水层位于西山窑组上段（J2x2）底部，层厚，该含水层的钻孔揭露厚度为6.31～87.23m，中、粗砂岩厚度为6.31～83.65m，平均38.07m，占地层总厚度的44.88～100%，透水性较好，在井田东北、西南揭露厚度较大，向中部逐渐减小。

2.2.3中侏罗统西山窑组下段含水层

该含水层位于西山窑下段的顶部泥岩底板至B8的煤层底板砂岩，该含水层的倾向、走向变化较大，其钻孔揭露含水层厚度为42.75～166.86m，平均厚度109.39m。

2.2.4烧变岩裂隙潜水含水层

由于煤层在地表和地表的浅埋段发生了不同程度的火烧，导致岩石变形、裂隙发育，加上苇子沟河以及大气降水的补给形成了该含水层。

3矿井充水条件分析

通过对含水层的赋存条件、循环条件和补给条件结合临近生产矿井的充水因素分析，得到对本煤层开采有影响的充水水源主要包括大气降水、地表水、老窑水、西山窑组砂岩裂隙水、烧变岩裂隙水。

3.1大气降水

苇子沟煤矿处于沟壑相间的地形中，加上其地形落差较大，有利于大气降水的累积，这将对矿床产生不利的影响。

3.2地表水

河流在途径西山窑组基岩裸露区和烧变岩区时，由第四系潜水补给基岩含水层地下水。河沟水是矿床充水的因素之一。

3.3老窑水

根据资料，老窑区域位于一采区，在首采区（二采区）开采范围外，距离首采区（二采区）上边界约800m，不会影响首采区生产，但是会是未来矿床开拓的充水因素之一。

3.4西山窑组砂岩裂隙水

西山窑组砂岩裂隙水是影响井田煤层开采的主要含水层，在施工中水补1、2号孔在揭露西山窑组上段时开始涌水。刚揭露含水层时涌水量较大，但在长时间放水后水量变小，说明西山窑组砂岩裂隙水多以静储量为主，是矿坑的充水水源之一。

3.5烧变岩裂隙水

通过地表地质工作发现勘探区南部发育有大面积火烧区，岩石孔隙裂隙发育，受大气降水和西沟河水的补给，贮存大量积水。在煤矿的开采过程中揭露到烧变岩裂隙水，矿井涌水量突然增大，因此，烧变岩裂隙水是矿床充水的因素之一。

4矿井水害防治措施

矿井水害防治措施主要从以下几个方面展开，如图1所示：

4.1开拓开采方面的措施

1）矿井划分为3个水平，矿井各个水平均设有主排水系统、潜水泵强排系统，其中1、2水平排水采用一级排水，由水泵直接排至地面，3水平排水系统通过管路排至2水平，由3水平排水系统排至地面。2）本矿井设计确定在矿井正常排水系统的基础上，增加1套潜水泵强排系统，其排水能力满足矿井最大排水量要求。3）对封闭不良钻孔如ZK204-1钻孔，在靠近ZK204-1钻孔作业时，须采取探放水、注浆堵漏、重新封孔或其他有效的措施。

4.2防水安全煤柱留设

防隔水煤柱是煤矿井下重要的防水设施之一，煤矿生产过程中，要严格按设计好的煤柱进行留设，隔离防隔水煤柱中严禁进行采掘作业[2]。

4.3井下探放水措施

探水或接近积水区域进行巷道掘进时，必须进行探放水措施的实施，保证矿井的安全生产[3]。1）在探放老空水和小煤窑积水前，要明确老空水体的空间位置、积水量和水压。注意，探放水必须打中老空水体，在整个过程中要监视放水的全过程，直到老空水放完为止。2）进行探水掘进前，在前期预计水压较大的区域必须进行孔口管和控制闸阀的安装，当测试达到设计能够承受的水压之后，才能进行钻孔的掘进。3）钻孔进行掘进时，如果出现煤层松软、片帮等异常情况时，须立刻停止钻进，注意不能拔出钻杆，及时向调度室报告，派相关人员处理。4）瓦斯监测是井下探放水过程中十分重要的组成部分，将便携式瓦斯检测仪安装在打钻地点下风侧（悬挂钻孔下风侧1.0～1.5m，距离煤帮0.2～0.5m，与钻孔同高的位置），当仪器监测到瓦斯浓度达到1%时停止打钻，工作人员撤离至工作面安全位置，采取相应措施进行瓦斯的防治，当浓度降至1%以下时继续进行作业。5）当巷道布置位于矿井边界时，务必按照相关规定进行矿界隔离煤柱的留设，与相邻矿井进行采掘实测图纸的交换，根据交换信息进行巷道布置的调整，从而避免矿井在巷道设计时与邻近矿井发生采空区或巷道贯通事故。

4.4地表水害防治

矿井目前常用的地表水防治措施[4-5]：1）每年雨季前要组织一次防洪检查，矿井各井口要制定防洪措施，防止洪水入井。2）每年雨季前要制定地面水沟清理计划，并按计划清理地面水沟。3）回采结束后要及时在工作面所有巷道出口处设挡水密闭墙进行挡水。4）在井下采取加大工作面排水系统排水能力和加强水文地质观测等有效手段，进行综合防治。5）加强观测，特别是雨季前后，要增加观测次数，提高警惕，当水位高于最高洪水位时，向上级部门和地方政府发出警报。6）在矿井建设及生产过程中应加强对场地内排水渠的监测，及时清理水渠，并在水渠进口设置铁质栅栏等设施，保证工业场地安全。

4.5井下水害防治设施

1）注浆堵水设施。注浆堵水主要是封堵导水通道和对采煤工作面底板薄弱带进行注浆堵水加固。2）水害的安全监测监控。建立地下水动态观测系统，与矿井安全监测监控系统紧密结合，做到对水害的监测监控。

4.6老窑采空区水治理

设计建议后期矿井开采至井田边界以前，采用物探、钻探等方法对邻近煤矿进行探查工作，探明地方煤矿有无越界开采情况，以便于矿井的后期生产。

5结语

煤矿在生产和建设过程中，水灾是影响矿井安全的重要因素。建立防治水机构、分析和研究矿井水害类型及其发生原因，对于水害的治理具有十分重要的意义。在查清水害水患后，采取有针对性的、有效的防范与治理措施，才能对矿井中各种水害事故的发生产生有效的预防作用，确保煤矿的安全生产。

作者：李相海 单位：新疆鸿新煤业公司苇子沟矿