凉山州益门煤矿水患调查及隐患分析.pdf

2020 年 26 期研究视界 科技创新与应用 Technology Innovation and Application 凉山州益门煤矿水患调查及隐患分析 文有权 （凉山州益门煤矿， 四川 会理 615104） 引言 煤矿水害是与煤矿瓦斯、 火灾、 顶板等并列的煤矿生 产、 建设过程中的主要安全灾害之一。近年来， 随着矿井开 采深度、 开采强度的增大， 煤矿水害事故发生的频率、 人员 伤亡、 经济损失都呈现出明显的上升趋势， 使矿井防治水 和水患治理工作显得尤为突出和重要。 凉山州益门煤矿根据 煤矿防治水细则 和 煤矿安全 规程 等相关要求， 落实煤矿防治水工作主体责任， 及时开 展了煤矿水患调查工作， 按照 矿井水文地质类型划分报 告 和 四川省煤矿矿井水患危险性分级标准 ， 准确划定 了矿井水文地质条件复杂程度和矿井水患危险性等级， 为 近年来采取针对性措施治理水患和水患 “0” 事故成绩的取 得提供了可靠保障。 1 煤矿基本情况 凉山州益门煤矿位于四川省会理县城 17毅方向，直线 距离约 23km 处， 行政区划属会理县益门镇。2011 年， 四川 省经信委核定矿井生产能力为 600kt/a，是凉山州冶金、 机 械、 电力、 轻化工、 民用煤供应基地， 是凉山州煤炭工业的 骨干企业， 也是川西地区的重要煤炭基地。 益门煤矿批准开采范围由 18 个拐点坐标圈定，面积 为 1.7626km2， 开采煤层 5 层， 即 C1、 C2、 C3、 C6、 C11煤层， 开 采深度为2185m耀1740m。各煤层顶底板岩性相似， 纵横 岩相变化迅速， 缺乏标志层， 常为厚薄不等的石英细砂岩、 粉砂岩、 钙质与砂质粘土岩交错互层。 矿井为 “平硐斜井” 联合开拓方式， 共有 6 个井筒， 即1943m 新平硐、 1943m 主斜井、 1943m 副斜井、 2024m 二平硐、 2024mC3平硐和2142m 回风平硐。 矿井正常涌水量为 118.0m3/h， 最大涌水量为 182.0m3/ h。矿井2024m 水平以上北翼涌水从2024m 二平硐、 2024mC3平硐水沟自流排出； 矿井1943m 水平以上南翼涌 水从1941m 新平硐水沟自流排出， 矿井1943m 水平以下 涌水从1810m 水仓经1943m 副斜井 “一级排水” 至地面 水沟。1810m 水平井底车场设有中央水泵房， 主、 副水仓， 水仓容积分别为 839m3和 656m3。 水泵房内设有工作泵、 备 用泵、 检修泵各一台， 其型号均为 150D-30伊6 型， 水泵额定 排水量为 119-190m3/h， 水泵额定扬程 180m。主排水管和 备用排水管均为 椎159伊5 无缝钢管， 排水高差 135m。两趟 排水管路并联， 中央水泵房为双回路供电。 矿井因探放水措施不到位，于 1994 年 3 月 23 日在 1941m 水平 32 号勘探线以西采区 C5煤层 3-1 石门上山穿 水， 导致 1 人死亡； 2000 年 10 月 28 日在2024m 水平东五 采区2094m 水平三顺透水， 导致两人死亡。 2 煤矿水患调查情况 根据会理县益门新山区关闭煤矿矿井水患普查报 告 [3]和 凉山州益门煤矿矿井水患现状调查报告[4]显示 2.1 相邻煤矿对矿井开采无影响 会理县扶贫福利煤矿位于益门煤矿北东侧， 该煤矿建 于 1999 年，于 2013 年 12 月 9 日关闭。关闭前开采 23402185m 标高间的 C3煤层， 开采走向长约 450m。 矿井 水通过水沟自流排出， 实测流量为 144m3/h。 下村乡新山煤矿位于益门煤矿北侧。 该煤矿建于 2001 年， 于 2013 年 7 月关闭。根据 会理县益门新山区关闭煤 矿矿井水患普查报告 [3] “矿井关闭前开采 C1、 C2、 C3煤层， 推测形成采空区总投影面积约 53775m2。” 摘要 文章以凉山州益门煤矿水患调查工作情况为例， 简述了水患调查的主要内容和矿井充水条件分析， 按照 矿井水文地质类 型划分报告 和 四川省煤矿矿井水患危险性分级标准 准确划分了矿井水文地质条件复杂程度和矿井水患危险性等级， 为矿井防治水 工作和水患治理提供了科学保障， 具有典型的借鉴作用。 关键词 煤矿； 水患调查； 隐患分析 中图分类号院TD79文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2020冤26-0050-03 Abstract Taking the flood investigation in Yimen Coal Mine in Liangshan Prefecture as an example, this paper briefly describes the main contents of the flood investigation and the analysis of mine water filling conditions. The complexity of mine hydrogeological conditions and mine flood risk grade are accurately classified according to “Mine Hydrogeological Type Classification Report“ and “ Sichuan Coal Mine Flood Hazard Classification Standard“, which provides a scientific guarantee for mine water prevention and control and can be used as a typical reference. Keywords coal mine; flooding investigation; hidden danger analysis 作者简介 文有权 （1975-） ， 男， 本科， 工程师， 总工程师， 研究方向 煤矿安全生产与技术管理。 50-- 2020 年 26 期研究视界 科技创新与应用 Technology Innovation and Application 会理县益门镇煤矿位于益门煤矿西北侧上部。开采下 界标高分别为2080m， 2185m，开采上界高差达 100 多 米。于 2015 年关闭； 矿井水通过平硐水沟自流排出， 实测 流量为 50m3/h。 会理县白果湾煤矿位于益门煤矿西侧， 目前处于整合 建设阶段； 与该矿无重叠。 2.2 废弃小窑及采空塌陷无积水 益门煤矿浅部矿体原划归益门乡镇企业开采， 形成了 “矿区浅部由乡镇或集体企业、 个人开采， 下部由益门煤矿 开采的格局” 。调查发现从矿井2024m 二平硐耀2155m 风 井范围内有很多塌陷坑， 且有明显的沉降现象； 矿井已通 过回填矸石来处理塌陷坑及沉降， 未见明显积水。 2.3 区域及场地稳定性稍差 益门矿区位于四川省南部金沙江地震区范围内， 所处 区域地震烈度为峪度， 区域稳定性较差。区域岩层为层状 岩体， 岩层倾角较陡， 矿山植被不发育， 在暴雨季节， 易出 现滑坡、 泥石流等地质灾害。 2.4 矿区地质构造复杂、 水文地质条件中等 矿区位于益门复式背斜东翼， 被震旦系和寒武系地层 组成的群山包围；地层走向平均为北东 20毅，倾角变化较 大， 一般为 50毅75毅； 受强烈构造运动影响， 断层发育。 主要 构造形式为近南北向的益门复式不对称背斜西推东倾的 叠瓦式断层， 矿区地质构造极复杂。 矿区水系属安宁河水系之益门河支流， 区内地表水主 要靠大气降水补给， 受水面积约 3km2， 排泄方式主要是以 径流排泄和片流排泄。矿区内水文网纵横交错， 主要水流 为益门河及其各支流。其中以益门河及炭山沟水对矿床开 采影响最大， 流量变化也异常不均， 洪水期水流湍急。 矿区范围主要分布有季节性溪涧， 即炭山溪沟和楼房 湾溪沟，常年无水。矿区南东边界处为益门河，流量为 0.065m3/s耀186m3/s。洪水和枯水季节水位高差 2.75m。最高 洪水水位在益门煤矿1941m 新平硐附近上游的老山坪大 桥处， 标高为1939.75m。 矿井所在区域属近似亚热带气候，年最大降水量 1597.4mm， 气象灾害有暴雨、 大雨、 大风和冰雹等， 可酿成 洪水， 次生泥石流和滑坡等地质灾害。 3 矿井充水条件分析 3.1 矿井含水层与隔水层 3.1.1 含水层 （1）灰岩溶蚀裂隙承压含水层，系寒武系下统龙王庙 组、 上统二迭系含水组， 该层为碳酸盐岩夹碎屑岩地层， 其 特点是碳酸盐岩含有泥、砂质成分，夹碎屑岩或与碎屑互 层， 总体上岩溶发育不强烈， 中等富水， 泉流量一般为 1L/s耀 5L/s。与开采煤层高差 67m。 （2） 砂岩含水层， 系寒武系下统筇竹寺组， 砂岩裂隙承 压含水层。本层以砂岩为主， 夹页岩及灰岩， 含水性中等。 与开采煤层高差 100m。 （3） 震旦系灯影组碳酸盐岩岩溶承压含水层 本层岩 溶发育， 含水量分布不均， 多受断层控制， 在断层带内岩溶 发育、含水丰富，其它地段含水较弱。与开采煤层高差 160m。 3.1.2 隔水层 （1） 下奥隔统红石崖组 （Q1h） ， 本组为紫红色砂岩与页 岩互层， 岩性致密。 （2） 中上寒武统西王庙组 （耘2x） 该组为紫红色砂质页 岩夹砂岩， 岩性致密。 3.2 煤层顶板充水情况 矿井开采煤层系三叠系上统白果湾组 （T3bg） ， 煤层最大 采高约为 10m，煤层倾角 45毅耀90毅，采用全垮落法管理顶 板， 煤层回采后冒落带最大高度 （Hc） 和导水裂隙影响高度 （Hf） ， 按 矿区水文地质工程地质勘探规范 [5] Hc4M Hf 100M 3.3n3.8 5.1 式中 Hc-煤层开采后的直接冒落高度 （从煤层顶面算 起的法向高度） ， m； Hf-裂隙下沉带高度， m； M-煤层采高 （按 10m 计算） ； n-煤开采分层数 （1 个分层） 。 计算结果 冒落带最大高度为 40m， 导水裂隙影响高 度为 191.8m。 可知 导水裂隙 “穿过了所有含水层” ， 高度达到了砂 岩含水层位， 其含水层水对矿井开采有直接影响。 3.猿 煤层底板充水情况 三叠系上统白果湾组 （T3bg） 煤系地层角度不整合于下 伏震旦系、 在寒武系地层之上。可知， 底板含水层对煤层开 采充水有影响。 3.源 矿井涌水状态 （1） 矿井涌水观测结果[4] 矿井涌水量为 80m3/h， 井下 涌 （出） 水点主要有以下 4 处， 见表 1。 （2） 矿井涌水量预计 采用开采单位面积涌水量比拟法预算矿井涌水量。 序号 涌水点位置 涌水量 占矿井涌水量比例 m 3/h 1 二平硐井口水沟裂隙水、采空水各一半 20 26.8 2 C3平硐水沟裂隙水、采空水各一半 16 19.5 3 1810m 水仓水沟入口裂隙水约占 2/3 15 16 4 1943m 新平硐水沟（老空水） 29 36.8 合计 80 99.1 表 1 矿井涌水观测情况一览表 51-- 2020 年 26 期研究视界 科技创新与应用 Technology Innovation and Application 同样不会形成长效机制。在去补贴之后， 生物能源企业如 何降低项目成本， 提升行业竞争力， 这将是生物能源企业 又要面对的一个重要问题。 3 绿色发展理念背景下山东省生物能源产业发展建 议 3.1 因地制宜、 科学规划产业链条与生产布局 依据区域资源条件、 市场条件、 交通运输等多种因素， 针对不同的生物质利用方式进行空间布局规划与评价， 合 理设置项目容量；并重视生物能源全产业链条的设计规 划， 以便于降低生产过程中的物耗能耗， 提高产业经济性 和环境效应， 让生物能源产业重新贴上 “碳中性” 标签。 3.2 推动既有项目绿色转型发展 紧跟国家和区域绿色发展需求， 推动生物质发电向热 电联产耦合发展转型， 推动传统沼气向生物天然气方向转 型， 推动生物质成型燃料向低成本、 高能效方向转型， 促进 生物能源专业化、 规模化、 产业化开发利用， 形成清洁、 循 环、 可持续的产业发展方式。 3.3 建立健全生物能源产业标准体系和监测体系 针对不同的生物质原料和产品种类科学建立专门的 生物能源行业标准， 包括行业准入标准、 质量标准、 排放标 准和监测标准等， 并分行业逐步推进实施， 切忌一刀切。 3.4 建立多元化的财税体系 可包括补贴、 环保税、 碳税、 碳交易等多种形式， 可根 据生物质发电向清洁供热方向的转型需求， 将生物质供热 （包括锅炉集中供热、 成型燃料民用取暖等） 纳入政府补贴 范围中， 做到补贴先行， 以补贴引导转型； 也可在生物能源 行业去补贴之后， 在煤炭利用领域征收环保税、 碳税等； 还 可鼓励生物能源企业加入碳市场， 以交易方式提升产业经 济效益。 参考文献院 [1]石元春， 程序， 朱万斌.当前中国生物质能源发展的若干战略思 考[J].科技导报， 2019， 37 （2） 6-11. [2]山东省统计局.山东统计年鉴 2019[M].中国统计出版社， 2019. [3]山东省生态环境厅.2018 年山东省生态环境状况公报[R].2019. [4]姜伟， 张华， 李娜， 等.山东省农作物秸秆利用与装备现状[J].中 国农机化学报， 2019， 40 （2） 169-174. [5]吕宏涛.山东省农村生物质能产业发展战略研究以枣庄市 为例[D].湖北工业大学， 2018. [6]张培栋， 杨艳丽.中国生物质能利用与二氧化碳减排[M].科学出 版社， 2016. Q1Q0 S0S1 S0姨 式中 Q0原比拟矿井涌水量， 正常值为 118.0m3/h， 最大 涌水量为 182.0m3/h； Q1-预算矿井涌水量； S0-矿井当前采 空区平面投影面积 （3.912km2） ； S1-矿井未采区平面投影面 积 （0.516km2） 。 计算结果 正常涌水量 162.0m3/h， 最大涌水量240.0m3/h。 3.缘 地下水补、 径、 排条件 矿井水文地质单元属安宁河水系之益门河支流。在受 河流的横向切割下， 该单元具有相对独立的分水岭和地表 及地下水补给、径流、排泄系统。矿区年均降雨量在 1000mm 以上， 一部分贮存于残、 坡积土层中， 并缓慢下渗 至下伏含水层和采空区， 另一部分则沿地表流入溪沟。 矿井含水层、 岩溶、 砂岩裂隙是矿井充水的主要矿床。 4 矿井水患调查结论 （1） 益门煤矿受采掘破坏或影响的孔隙、 裂隙、 岩溶含 水层， 补给条件等均为一般， 有一定的补给水源； 含水层单 位涌水量 q燮0.1 （L s-1 m-1） ； 矿井采空区范围较大， 存在少 量老空积水， 位置、 范围、 积水量清楚； 矿区地表水排泄条 件较好， 地下水补给及排泄条件好， 矿井涌水量较小， 正常 涌水量小于 180m3/h，最大涌水量小于 300m3/h；突水量 Q3燮600m3/h； 矿井偶有突水， 采掘工程受水害影响， 但不威 胁矿井安全； 防治水工作简单或易于进行。根据 煤矿防治 水细则 [2]， 该矿水文地质条件复杂程度划定为中等类型。 （2） 益门煤矿 “各类水患有一定危险性和隐蔽性” 。根 据 四川省煤矿矿井水患危险性分级标准 ， 该矿水患危险 性等级划定为 “危险级”（域级） 矿井。 5 结束语 凉山州益门煤矿，为落实煤矿防治水主体责任， 2017 年委托有水患调查能力的机构对其矿井水文地质、 矿井水 患进行了全面调查， 并按调查报告的结论和建议， 采取了 有针对性的防治水措施， 对生产过程中的水隐患进行了及 时预报和整改， 实现了水患 “0” 事故， 为矿井正常生产、 安 全发展提供了可靠的安全保障。 参考文献院 [1]煤矿安全规程 （2016 年版） [S]援国家安全生产监督管理总局令， 第 87 号， 2016. [2]煤矿防治水细则[S]援国家煤矿安全监察局， 煤安监调查[2018]14 号， 2018. 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