矿井水文主要影响因素及防治水措施研究_杜洪刚.pdf

201917 基础研究 26Modern Chemical Research 当代化工研究 矿井水文主要影响因素及防治水措施研究 ＊杜洪刚 （洪崖煤业有限公司 山西 041000） 摘要矿井水害是威胁井下安全生产重要隐患[1]。因此采取针对性的防治水措施，对煤矿安全生产尤为重要。本文主要从煤矿水文地质 条件出发，分析了工作面回采对矿井涌水源和导水通道影响，在此基础上提出相应的防治水措施，对水文地质条件类似矿井具有借鉴意 义。 关键词矿井涌水源；导水通道；防治水措施 中图分类号T 文献标识码A Research on Main lnfl uencing Factors of Mine Hydrology and Water Prevention and Control Measures Du Honggang Hongya Coal Industry Co., Ltd., Shanxi, 041000 AbstractMine water disaster is an important hidden danger of underground safe production. Therefore, it is particularly important for coal mine safety production to take targeted water prevention and control measures. Mainly starting from the coal mine hydrogeological condition, this paper analyzed the influence of working face mining in the mine gushing water source and the water channel, and proposed the corresponding water prevention and control measures on this foundation, which has the reference significance to the mine with similar hydrogeological condition. Key wordsmine gushing water source；water channel；water prevention and measures 1.矿井地质概况 洪崖煤业公司井田位于吕梁山南部分水岭附近东侧。区 内地形复杂，沟谷纵横，切割较为强烈，主要山梁走向近南 北，主要沟谷走向北西-近东西向。影响井田水文地质类型 主要由含水层，隔水层及采空区积水。 1井田内含水层及隔水层概况 井田内含水层由新到老依次为 ①第四系松散岩类孔隙水含水层（组） 主要分布在工业广场及峪里河等山涧沟谷地带，岩性为 黄白色粉质粘土、亚粘土、砂砾层及砾石层。 ②二叠系碎屑岩类含水层（组） 该含水层主要由K8、K9等砂岩组成，是山西组主要可采 煤层顶板直接充水含水层。水位标高1238.09m，属弱富水性 含水层。 ③石炭系上统太原组灰岩夹砂岩裂隙岩溶含水层（组） 9、10、11号煤层顶板灰岩总厚18m左右，煤层顶板K5等 砂岩总厚10-20m左右，单位涌水量0.0064L/sm，渗透系数 0.316m/d。 2煤矿及周边老窑、老空区分布情况 井田由多个小煤矿经多次重组整合而成，上世纪80年 代以来井田及周边兴建的小煤矿，采空区分布比较分散，采 空面积较大，采空区一般都存有积水，是矿井充水的重要水 源，详细见表1。 表1 井田内采（古）空区积水量估算表 煤 层 积水面积 （m2） 采高 （m） 充水系数 （K） 煤层倾角 （） 积水量 （m3） 备注 2 807131.610.3435180 已放水约21000m3 368511.160.3512873 117564 48053 3 605531.250.3521882 445091.000.3516084 105062 37966 10 6500171.900.36372551 386271.150.3313345 688644 385896 3矿井水文地质类型划分 2、3号煤层为可采煤层。间距较近按同层划分，受采掘 破坏或影响的主要是2、3号煤层采空积水区，在井田内。按 照煤矿防治水细则第二分类依据为中等型。9、10号煤 相距很近，按同层划分，涌水源主要是太原组K2等岩溶裂隙 含水层水、地表水、采空区积水等。预测矿井达产时二水平 井下正常涌水量158.67m3/h，最大涌水量可达175.20m3/h。 按照煤矿防治水细则，水文地质类型为中等型。 2.矿井涌水主要影响因素分析 通过矿井地质资料分析，矿井水文地质类型属于中等， 影响矿井涌水主要影响采空区积水。采空区积水主要通过矿 井工作面回采，引起上覆岩层变化，形成导水通道，从而形 成矿井水灾。因此本章主要分析工作面回采对采空区稳定性 进行分析。 1采空区稳定性 采空区稳定性主要受采空区顶板厚度，强度等因素影 响，采空区失稳导致上下相邻空区相互贯通，导致更大范围 的空区贯通，进而影响矿井安全生产。采空区稳定性主要对 采空区上覆岩层稳定性进行评价，通常采用普氏拱理论。 破裂拱拱高 （1） ChaoXing 201917 基础研究27 Modern Chemical Research 当代化工研究 式中 b采空区宽度一半，m； h采空区最大高度，m； f岩石强度系数，fRc/10； 岩石内摩擦角，。 根据采空区实际情况，2、3号煤层采空区宽度155m， 采空区最大高度2.4m，岩石强度系数15.5，岩石内摩擦角度 37。9号煤采空区宽度155m，采空区最大高度5.07m，岩石 强度系数12.5，岩石内摩擦角度37。9号煤层都是沿煤层 顶板开采，由于采空区暴露时间较长，巷道顶板及侧壁其岩 石性质大大减弱，因此在计算过程中应考虑岩石碎涨系数 K，一般取1.5，同时安全系数2。 经过计算得出 2、3号煤层采空区破裂拱高度13.30m，9号煤采空区 破裂拱高度18.54m。而2、3号煤层最小间距为3.78m，最 大间距为14.44m，平均间距为7.37m，小于3号煤破裂拱高 度。表明2、3号煤层采空区稳定性较差，其上下重叠部 分，容易采空区贯通，加大采空区积水量，对3号煤回采安 全具有重要影响。3、9号煤层最小间距为69.19m，最大间 距为87.94m，平均间距为78.62m。9号煤采空区破裂拱高度 18.54m，采空区无法贯通。 2工作面回采对采空区影响 工作面回采后，上覆岩层运动规律可以将采场上覆岩层 运动划分为三部分即“三带”垮落带、裂隙带和弯曲下沉 带。其中对矿井涌水影响最大为裂隙带，因此本节主要分析 各个煤层回采裂隙带高度。 计算煤层开采裂隙带高度 （2） 经过计算得出2号煤采空区导水裂隙带最大高度 35.77m；3号煤采空区导水裂隙带最大高度为36.28，9号煤 采空区导水裂隙带最大高度71.49m。结合矿井含水层资料分 析2号煤采空区导水裂隙带最大高度35.77m，上覆岩层含 水层主要为第四系松散岩类孔隙水含水层，水量较少，而9 号煤上覆岩层含水层较多，导水通道多，水量大。因此9号 煤层矿井涌水源主要来自井田内含水层，在实际回采过程中 应重点监测井田内含水层变化情况。 通过以上分析可知，2、3号煤层矿井涌水主要来源于采 空区积水及地表水，9号煤层矿井涌水主要来自井田内含水 层。在实际防治水过程中，应根据具体实际情况，采取针对 性措施。 3.矿井防治水措施 （1）对防治水分区划分的“可采区”与“缓采区”要 明确管理措施，落实管理措施和防隔水煤柱或防水闸门等物 理隔离措施。对工作面采掘规划范围内的断层进行超前探 测，查明其导、富水性；如遇导水断层可对断层留设保护煤 柱或探放水等措施。 （2）随着矿井采掘范围的推进和地质条件的变化，采 空区积水情况也处于动态变化中。采空积水严重影响着煤矿 生产的安全。因此，矿井内及周边小煤矿的采空区积水是矿 井开采的最大安全隐患，必须严格执行“预测预报，有掘必 探，先探后掘，先治后采”的原则，提前进行放水。 （3）定期检查小煤矿密闭情况，发现情况及时汇报、 封堵，不断检查完善排水系统，井下掘进、开拓巷道以地面 物探成果为指导，对物探方法圈出的富水异常区进行钻探、 化探进一步验证，查清水文地质条件，方可进行生产建设等 工程。 （4）完善井下排水系统和能力，洪崖矿井下的排水能 力实际上取决于掘进头和工作面的临时排水能力。因此矿井 应注意加强临时排水点的排水能力。对全矿井的防排水设施 经常性的进行检查与维修，保证排水设备完好、可靠，畅 通。排水能力必须满足安全生产的需要。 （5）加强日常井下涌水量观测，要配备专人负责这项 工作，定期定时定点观测水情变化，出现异常情况，应加密 观测次数，及时上报；采掘过程中，坚持“预测预报、探掘 分离、有掘必探、先探后掘、先治后采”防治水原则，同时 对井下涌水量变化进行实时观测，确认安全情况下再进行生 产。工作面回采过程中，应采取原有水文资料、工作面富水 性探测资料的静态分析和工作面回采推进情况、含水层水位 资料动态观测相结合的方式，进行工作面突水的预测预报工 作，以提高工作质量，更好地指导回采。 4.结论 通过充水水源、充水通道及其影响程度，矿井开采的2、 3号煤层面临的水害主要为采空区积水，其次为顶板砂岩裂 隙水，其防治水措施应根据水患类型进行进一步加强 （1）加强物探。井田为整合矿井，小煤窑较多，井田 上煤组窑口众多，电法圈定的疑似积水异常区多处，因此加 强井田3号煤层工作面上部2号煤层积水进行超前探放，加强 2号煤层工作面超前探放水工作。 （2）大气降水和地表水是矿井涌水的主要补给水源， 同时也是采空积水的重要补给来源。因此，定期特别是在雨 季要对井田西北部、中北部的采掘工作面上覆的地表巡查， 发现地表塌陷、裂缝发育情况及时进行填堵，及时疏通沟 谷，防止大气降水和地表水对矿井开采造成威胁。 【参考文献】 [1]买买提沙依提依坎白尔迪,李鹏.矿井东翼防隔水煤柱留 设方法的研究[J].能源技术与管理,2019,440584-86. [2]文世亮.综合分析法在矿井水文地质类型划分中的应用 [J].能源与节能,201909175-176. [3]王瑞强,韩竹东.矿山开采水害治理技术研究[J].水力采煤 与管道运输,200601. [4]史建忠.资源整合型矿井防治水工作研究[J].化学工程与 装备,201909200-201. [5]曾维勇.深埋矿井水文地质条件及防治水技术的应用研究 [J].煤炭企业管理,200306. 【作者简介】 杜洪刚（1987-），男，山西临汾人，专科学历，助理工程 师，洪崖煤业有限公司；研究方向地测防治水。 ChaoXing