滎鞏礦區(qū)煤礦防治水工作體系研究

鶴煤國(guó)電鄭州能源公司 劉西黨

滎鞏礦區(qū)煤礦防治水工作體系研究

鶴煤國(guó)電鄭州能源公司 劉西黨

一、礦區(qū)水文地質(zhì)條件

滎鞏礦區(qū)地處河南省鄭州市滎陽(yáng)、新密、鞏義及新鄭等縣市，現(xiàn)有礦井主采太原組一1煤，水文地質(zhì)類型多為復(fù)雜、極復(fù)雜型，主要含水層是一1煤層頂板的L1～3灰?guī)r含水層和一1煤層底板的奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層，隔水層是一1煤層底板的本溪組鋁土泥巖。煤層頂板為石炭系太原組L1～2灰?guī)r，巖溶裂隙較發(fā)育，富水性較強(qiáng)。一1煤底板之下8～10 m分布有奧陶系灰?guī)r，巖溶發(fā)育很好，富水性強(qiáng)，承壓水頭高，富含巖溶水。

1. 奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層。奧陶系灰?guī)r含水層主要有白云質(zhì)灰?guī)r和灰?guī)r組成，厚度300～500 m，裂隙巖溶發(fā)育良好，含裂隙承壓巖溶水，局部含水豐富，是一1煤底板直接充水含水層。上寒武系灰?guī)r含水層與奧陶系灰?guī)r含水層之間無(wú)隔水層，二者有共同的補(bǔ)給、徑流和排泄條件，水位一致且同步升降，可視為同一含水層。

奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育好，但不均勻，在斷層破碎地段，巖溶裂隙發(fā)育良好，富水性強(qiáng)。根據(jù)鉆孔揭露，頂面以下30 m范圍內(nèi)巖溶較發(fā)育良好，巖溶形態(tài)包括溶孔、溶蝕裂隙和小溶洞，鉆孔揭露溶洞高0.10～1.0 m，最大可達(dá)5.6 m，部分溶洞、溶蝕裂隙被黏土充填。奧陶系灰?guī)r含水層富含巖溶承壓水，上距一1煤層底板10 m左右，是威脅安全開(kāi)采的直接充水含水層。王河礦多次發(fā)生以?shī)W灰水為水源的突水，最大突水量1 500 m3/h。

2. 太原組L1～2灰?guī)r含水層。由石炭系太原組L1～2灰?guī)r構(gòu)成，厚度為10～15 m，平均10 m。巖溶發(fā)育程度一般，除淺部風(fēng)化帶及斷裂帶附近巖溶較發(fā)育和富水性較強(qiáng)外，其余地區(qū)巖溶發(fā)育不太好，富水性較差。鉆孔單位涌水量為0.000 43～6.97 L /（s·m）。L1～2灰?guī)r距離奧陶系灰?guī)r較近，與奧灰水水力聯(lián)系密切。

3. 本溪組泥巖隔水層。由位于一1煤層底板的本溪組鋁土泥巖組成，層位基本穩(wěn)定，鉆孔揭露厚度5.49～20.15 m，一般為6～10 m。該隔水層雖有一定隔水作用，但由于以下3方面的原因，隔水效果有限。

（1）鋁土泥巖厚度較小，抗壓強(qiáng)度較低。

（2）在采動(dòng)影響下，隔水層受到破壞，有效隔水層厚度減小。

（3）礦區(qū)構(gòu)造裂隙發(fā)育充分，大裂隙常能將煤層及頂?shù)装搴畬酉嗷贤ā?/p>

由于一1煤層與奧灰之間的隔水層為鋁土質(zhì)泥巖，厚度薄、強(qiáng)度低，帶壓開(kāi)采（水壓1～3 MPa），奧灰承壓水易通過(guò)裂隙、采動(dòng)破壞等進(jìn)入礦井，造成奧灰突水淹井事故。歷史上曾發(fā)生多個(gè)小煤礦出水被淹，多個(gè)礦井正常涌水量都在1 000 m3/h以上，最大的高達(dá)3 066 m3/h。

二、礦井水文地質(zhì)類型

目前，在滎鞏礦區(qū)由河南煤化鶴煤集團(tuán)整合的煤礦有鞏義谷山井、滎陽(yáng)王河煤礦、徐莊煤礦、順發(fā)煤礦4處，除谷山井開(kāi)采二1煤外，其余均開(kāi)采一1煤，均為水文地質(zhì)條件復(fù)雜或極復(fù)雜礦井。

王河煤礦位于滎陽(yáng)市西南部的劉河鎮(zhèn)境內(nèi)，核定生產(chǎn)能力30萬(wàn)t/a，2005年12月并入鶴壁煤業(yè)集團(tuán)。礦井采用立井單水平下山開(kāi)拓，開(kāi)采標(biāo)高±0 ～ -150 m ，灰水位-27 m。礦井正常涌水量1 000 m3/h，最大2 000 m3/h，礦井水文地質(zhì)類型復(fù)雜。在大巷±0水平和109采區(qū)-162 m水平各設(shè)有一座永久性排水泵房，礦井總排水能力為4 750 m3/h，水倉(cāng)總?cè)萘繛?2 000 m3。

徐莊煤礦位于滎陽(yáng)市南部的崔廟鎮(zhèn)，核定生產(chǎn)能力21萬(wàn)t/a，2009年5月轉(zhuǎn)歸鶴煤集團(tuán)。礦井采用豎井單水平下山開(kāi)拓，開(kāi)采標(biāo)高-37～-240 m，奧灰水位標(biāo)高-30 m。礦井正常涌水量為500 m3/h，最大800 m3/h，礦井水文地質(zhì)類型為復(fù)雜。

以上礦井突水水源主要是石炭系薄層灰?guī)r和奧陶系厚層灰?guī)r巖溶水。特別是奧陶紀(jì)灰?guī)r裂隙巖溶發(fā)育良好，水壓高，富水性好，補(bǔ)給條件充沛，對(duì)承壓開(kāi)采構(gòu)成很大的威脅，經(jīng)常造成大型巖溶突水淹井事故，防治水工作難度很大。

三、煤礦防治水工作體系

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，煤礦基本掌握了該區(qū)水文地質(zhì)規(guī)律，礦區(qū)巖溶水運(yùn)移規(guī)律，礦區(qū)巖溶水富存區(qū)巖溶水徑流、補(bǔ)給和突水規(guī)律，在滎鞏礦區(qū)復(fù)雜水文地質(zhì)條件下，創(chuàng)建了“物探先行、鉆探驗(yàn)證、系統(tǒng)完善、措施保障”的區(qū)域性煤礦防治水工作體系。

1.物探先行。就是利用地震等物探技術(shù)在地面查清井田范圍內(nèi)老窯、老空、老巷積水邊界，在井下采用瞬變電磁、直流電法等物探技術(shù)查清所有采掘工程設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的富水情況。加強(qiáng)基礎(chǔ)地質(zhì)與水文地質(zhì)補(bǔ)充性探查。井上探查手段以物探為主，鉆探為輔；井下探測(cè)手段堅(jiān)持物探先行，鉆探驗(yàn)證。

2.鉆探驗(yàn)證。就是根據(jù)物探所揭示的各種富水異常區(qū)，分類實(shí)施鉆探，即對(duì)圈定的異常區(qū)按照探放水的標(biāo)準(zhǔn)編制鉆探設(shè)計(jì)，對(duì)非異常區(qū)按照正常的探水標(biāo)準(zhǔn)編制鉆探設(shè)計(jì)，通過(guò)鉆探驗(yàn)證富水情況，鉆探無(wú)水開(kāi)始采掘，鉆孔出水及時(shí)封堵，封堵后再行鉆探驗(yàn)證，直至無(wú)水方可生產(chǎn)。

3.系統(tǒng)完善。就是與礦井防治水工作直接相關(guān)的各個(gè)系統(tǒng)必須完善可靠。譬如礦井排水系統(tǒng)要運(yùn)轉(zhuǎn)正常，水泵、管路及水倉(cāng)要符合規(guī)程規(guī)定，要有足夠的抗災(zāi)強(qiáng)排能力；礦井供電系統(tǒng)要安全可靠、與排水稀土相匹配；礦井防治水工作系統(tǒng)、礦井水害應(yīng)急救援系統(tǒng)、礦井水害處理指揮系統(tǒng)等機(jī)構(gòu)要健全、運(yùn)作正常。

4.措施保障。就是礦井防治水各項(xiàng)制度措施齊全、保障有效。譬如水情動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、超前探測(cè)長(zhǎng)探短補(bǔ)、水情水害評(píng)價(jià)及效果檢驗(yàn)、設(shè)備檢修維修、崗位責(zé)任制的建立與落實(shí)防治水隊(duì)伍建設(shè)及設(shè)備儀器配備等。

四、效果評(píng)價(jià)

“物探先行、鉆探驗(yàn)證、系統(tǒng)完善、措施保障”的煤礦防治水工作體系是“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”防治水基本原則和“防、堵、疏、排、截”防治水基本措施在滎鞏礦區(qū)煤礦防治水工作中的具體體現(xiàn)和應(yīng)用，是滎鞏礦區(qū)一煤組開(kāi)采過(guò)程中對(duì)防治水工作實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

五年多來(lái)，鶴煤滎鞏礦區(qū)整合煤礦大力實(shí)施“物探先行、鉆探驗(yàn)證、系統(tǒng)完善、措施保障”防治水工作體系，在外部資源整合礦井取得了巨大成就。以王河煤礦為例，2009年實(shí)現(xiàn)了建礦40年來(lái)的第一次達(dá)產(chǎn)，2010年實(shí)現(xiàn)煤炭安全生產(chǎn)42萬(wàn)t，比整合前的年產(chǎn)15萬(wàn)t增長(zhǎng)近兩番，經(jīng)濟(jì)效益增加1.5億元。排水量從整合前1 300 m3/h減少到現(xiàn)在900 m3/h，減少排水費(fèi)用1 209.6萬(wàn)元。順發(fā)礦、徐莊礦同時(shí)也取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。