淺談棠浦第六煤礦的水文地質(zhì)補(bǔ)充調(diào)查

康 冰，危凱慶

（1.宜豐縣棠浦 第六煤礦，江西 宜豐3363004；2.江西棠浦煤業(yè)有限公司，江西 宜豐3363004）

水文地質(zhì)普查主要任務(wù)是查明礦區(qū)工程地質(zhì)條件、含水層的成因、分布、巖性、厚度、結(jié)構(gòu)、富水性、滲透性及其變化規(guī)律，正確分析其礦床充水條件，預(yù)測(cè)礦井涌水量，為防治礦井水患提供準(zhǔn)確資料，并對(duì)礦區(qū)防排水工作提供科學(xué)依據(jù)。棠浦第六煤礦位于棠浦礦區(qū)一、二井田6勘探線至9勘探線之間，以往地質(zhì)勘探工作及一些水文資料難于滿足當(dāng)前礦井防治水工作需要，為了保障礦井安全生產(chǎn)，做好礦井水文地質(zhì)調(diào)查，進(jìn)一步分析、查明礦井充水水源及通道很有必要。

1 礦井水文地質(zhì)及存在問(wèn)題

1.1 礦區(qū)水文地質(zhì)概況

礦區(qū)為丘陵地貌，最高標(biāo)高97.5m，最低標(biāo)高77.5 m，礦區(qū)內(nèi)無(wú)任何地表水體。但礦區(qū)老窿多，其內(nèi)賦存的老窯水受季節(jié)調(diào)劑。本區(qū)屬亞熱帶潮濕氣候，年降雨量1616～2239mm，年蒸發(fā)量1286～1520mm，年平均氣溫17～18℃。

1.2 礦區(qū)含水層

（1）第四系松散沉積物中的孔隙潛水含水層：本區(qū)第四系松散沉積物中含弱孔隙潛水，據(jù)鄰區(qū)陳家1＃、6＃民井抽水結(jié)果，其涌水量為0.044～0.059L／s，為弱含水層，接受大氣降水補(bǔ)給，其富水性隨季節(jié)變化。

（2）長(zhǎng)興灰?guī)r巖溶裂隙含水層：該含水層主要分布在礦區(qū)南部，據(jù)原地質(zhì)報(bào)告抽水資料，水位降低值為2.367 m，流量為0.0872L／s.m，滲透系數(shù)0.00651m／d。正常情況該含水層為含煤地層基底灰?guī)r，棠浦第六煤礦所主采的1＃、3＃、4＃、5＃、9＃煤層距該含水層較遠(yuǎn)，中間相隔約200m余米隔水層；受F9、F9－1斷層影響，使其逆推到上含煤段之上，但本含水層至1＃煤層至少相隔150m厚的上含煤段隔水層。因此，對(duì)棠浦第六煤礦開(kāi)采構(gòu)成威脅的可能性小。

（3）老窯積水：棠浦第六煤礦區(qū)范圍內(nèi)煤層露頭附近老窯較多，據(jù)鉆孔控制，開(kāi)采垂深32.55m，一般為30～40 m，個(gè)別點(diǎn)100.52m（405孔），棠浦一、二井老窯采空區(qū)下限劃在垂深70m，結(jié)合日前現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料，老窯采空區(qū)下限為垂深90～110m（標(biāo)高為－20m）。老窯采空區(qū)聚集了大量地下水，是本區(qū)礦井充水的主要來(lái)源，對(duì)礦井開(kāi)采影響大。

（4）采空區(qū)積水：2010年度11月江西省工程物探新技術(shù)公司對(duì)棠浦第六煤礦礦區(qū)含水體進(jìn)行了探測(cè)，查明5＃煤采空區(qū)標(biāo)高在－300m水平以上有一含水體，其范圍：東經(jīng)115°02′02″～115°02′05″；北緯28°25′54″～28°25′58″，標(biāo)高在－55.5m～－146.2m 之間。

1.3 存在問(wèn)題

（1）礦區(qū)老窿多，特別是開(kāi)采礦區(qū)西部，有2006年已關(guān)閉的棠楓煤礦，其采空區(qū)及巷道積水多，老窯水受季節(jié)調(diào)節(jié)。

（2）由于種種原因，礦井勘探工程量不足，投入水文地質(zhì)工程未達(dá)相關(guān)規(guī)范要求。

（3）2010年通過(guò)物探手段，查明在5＃煤采空區(qū)－300m水平以上有一含水體。開(kāi)采各煤層前必須查明其準(zhǔn)確位置。

（4）在－250m水平一號(hào)石門(mén)及二號(hào)石門(mén)180m處己探明了F5斷層位置，并形成水力聯(lián)系。斷層裂隙水，順著斷層面下流，經(jīng)測(cè)定涌水量0.2～0.3m3／h。

（5）－100m水平以上，原各礦所預(yù)留的保安煤柱不明確，上世紀(jì)90年代，有相互爭(zhēng)奪資源現(xiàn)象，水力相互聯(lián)系，對(duì)開(kāi)采－100m水平以下煤層有較大影響。

2 礦井工程地質(zhì)及存在問(wèn)題

1）工程地質(zhì)特征：礦井可采煤層頂、底板巖性均為粉砂巖和細(xì)砂巖，頂板屬中等冒落頂板，采煤采用全部垮落法管理頂板，巷道較穩(wěn)定。礦井工程地質(zhì)條件為中等。

2）存在問(wèn)題：隨著開(kāi)采水平延深，巷道不斷增多，開(kāi)拓破壞圍巖的完整性及穩(wěn)定性，降低圍巖的力學(xué)強(qiáng)度，增加冒落帶的高度，擴(kuò)大垮塌陷落區(qū)范圍，容易形成水源通道。同時(shí)采空區(qū)面積逐步擴(kuò)大，與地表水力聯(lián)系不斷加強(qiáng)；垮塌面積越大，裂隙帶越多，滲透進(jìn)入礦井水機(jī)會(huì)越強(qiáng)，涌水風(fēng)險(xiǎn)更大。

3 礦井充水因素分析

（1）大氣降水：礦區(qū)內(nèi)各含水層地下水主要受大氣降水補(bǔ)給，礦井充水因素主要是大氣降水通過(guò)巖石風(fēng)化裂隙帶滲透進(jìn)入礦井。

（2）老窯采空區(qū)積水：本區(qū)以往老窯開(kāi)采較盛，據(jù)井巷工程揭露，本區(qū)老窯采空區(qū)深度下限一般在－20m標(biāo)高附近，采空中有積水，對(duì)淺部煤層開(kāi)采威脅較大，以往鄰近礦井在開(kāi)采淺部煤層時(shí)，發(fā)生過(guò)突水事故。礦井目前開(kāi)采深度為－280m，1＃、3＃、4＃、5＃、9＃煤層－20m標(biāo)高以上為老窯采空，加上新近采空區(qū)，采空區(qū)范圍較大，采空區(qū)中的一些石門(mén)、廢棄巷道多有積水，因受采動(dòng)影響，采空區(qū)（老塘）積水會(huì)通過(guò)裂隙滲漏進(jìn)入礦井。

（3）斷層導(dǎo)水因素：在礦區(qū)南部有 F5、F9－1、F9等斷層發(fā)育，在地質(zhì)勘探過(guò)中對(duì)這些斷層的導(dǎo)水性能未作專門(mén)抽水試驗(yàn)，鉆孔穿過(guò)該斷層時(shí)，未發(fā)現(xiàn)明顯變化，其導(dǎo)水性微弱。F9、F9—1斷層開(kāi)采的1＃、3＃、4＃、5＃、9＃煤層相隔有200余米的上含煤段，F(xiàn)5斷層在－250m水平一號(hào)石門(mén)探掘過(guò)程中己遇到斷層裂隙水，順著斷層面下流，經(jīng)測(cè)定每小時(shí)有0.2～0.3m3流量進(jìn)入水倉(cāng)。

（4）未封堵或封堵質(zhì)量差鉆孔：查明礦區(qū)所有未封堵好鉆孔，逐個(gè)鉆孔進(jìn)行摸底，上到井上下對(duì)照?qǐng)D上。

4 礦井水患及應(yīng)對(duì)措施

4.1 水患危害

（1）開(kāi)采－250m水平5＃煤層西部時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持“有疑必探，先探后掘”的原則，避免發(fā)生淹井事故。

（2）主井－280m水平水侖容量及排水能力未達(dá)規(guī)定要求，會(huì)造成礦井被淹，迫使礦井停產(chǎn)。

（3）未查明老空區(qū)水、未封填好鉆孔及合理留設(shè)保安礦柱時(shí)，有可能造成傷害事故。

（4）雨季來(lái)臨前，井上下未做好“雨季三防”準(zhǔn)備工作，有可能造成人員傷亡事故。

4.2 應(yīng)對(duì)措施

（1）建立水文地質(zhì)調(diào)查小組、配備人員及設(shè)備。

礦部成立了以礦長(zhǎng)為組長(zhǎng)，水文地質(zhì)工程師為副組長(zhǎng)的水文地質(zhì)調(diào)查小組，配備了一臺(tái)ZLJ－150型探水鉆，到高坑煤礦聘請(qǐng)專業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行探放水。

（2）進(jìn)一步做好水文地質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)工作。

按照“水文地質(zhì)規(guī)定”要求，結(jié)合本礦區(qū)水文地質(zhì)條件及日前調(diào)查所收集資料，全面整理，分析，形成本礦區(qū)水文地質(zhì)原始資料。同時(shí)在此基礎(chǔ)上編制了礦井充水性圖、涌水相關(guān)曲線圖、綜合水文地質(zhì)圖、剖面圖、綜合柱狀圖等圖件，建立了涌水量觀測(cè)臺(tái)帳等16種基礎(chǔ)水文地質(zhì)臺(tái)帳。其主要工作有：① 收集礦井歷年勘探成果，棠浦礦區(qū)共進(jìn)行了5次普查勘探，每次對(duì)礦區(qū)涌水水源及通道進(jìn)行分析整理，并標(biāo)注在水文地質(zhì)圖上；② 對(duì)封孔不良鉆孔進(jìn)行重新治理并登記注冊(cè)，形成臺(tái)帳；③ 對(duì)F5斷層裂隙水流量進(jìn)行全面觀測(cè)并做好臺(tái)帳；④ 收集礦井涌水量及排水量基礎(chǔ)資料，進(jìn)一步核定其排水能力；⑤ 全面調(diào)查礦井西部原棠楓煤礦關(guān)閉時(shí)開(kāi)采深度、范圍、煤層及采空區(qū)的面積；⑥ 對(duì)工程地質(zhì)影響形成范圍進(jìn)行預(yù)測(cè)估算，劃定采空區(qū)可能影響范圍及高度；⑦ 對(duì)水害影響范圍必須及時(shí)上圖，在圖上標(biāo)注其“三線”范圍；⑧ 對(duì)井下所有的巷道必須及時(shí)測(cè)量上圖，并嚴(yán)格計(jì)算其巷道面積及今后垮塌將影響的高度范圍；⑨ 收集每年氣候變化資料，及時(shí)調(diào)查并總結(jié)雨季與旱季地下水及采空區(qū)水源補(bǔ)給變化；⑩ 探水工必須做好探水原始記錄；○11 嚴(yán)格計(jì)算并落實(shí)好井下各防隔水煤柱的留設(shè)，并與上級(jí)主管監(jiān)察部門(mén)建立圖紙交換制度，防止相鄰礦井開(kāi)采保安礦柱；○12明確礦區(qū)水文地質(zhì)類型，為年初采掘巷道布置工作提供技術(shù)保障。

（3）落實(shí)好礦井防、排、探水工作。

① 地面防排水：雨季來(lái)臨前，必須對(duì)礦區(qū)范圍內(nèi)的地面塌陷、裂隙、小井及排水工程進(jìn)行一次全面調(diào)查，及時(shí)掌握水文動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)塌陷及時(shí)封堵。同時(shí)加強(qiáng)井口地面排水清理，保證雨季時(shí)洪水能直接排出礦區(qū)。

② 井下排水：大氣降水下滲是礦井主要補(bǔ)給水源。根椐近來(lái)年排水記錄，每年4～8月，井下涌水量是平時(shí)的3倍。因此，雨季前，必須對(duì)各種排水設(shè)備、設(shè)施做好檢修維護(hù)工作，確保供電系統(tǒng)及排水系運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

③ 井下探放水：礦井在做好充水條件分析和水害評(píng)價(jià)預(yù)報(bào)工作后，必須有針對(duì)性地進(jìn)行井下探放水工作。當(dāng)工作面接近積水井巷、老空、含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、相鄰礦井、隔離煤柱或接近水文地質(zhì)不明區(qū)域時(shí)，必須進(jìn)行探放水。探放水工程必須有設(shè)計(jì)書(shū)，并附老空及積水區(qū)與現(xiàn)采區(qū)的關(guān)系圖、探放水孔布置的平面圖和剖面圖等。

（4）運(yùn)用物探新技術(shù)，加強(qiáng)地面及井下物探工作。

（5）健全防水害應(yīng)急預(yù)案，做到裝備、培訓(xùn)與管理三到位。

每年必須根椐礦井采掘安排及年度降雨量變化，及時(shí)修訂年度防水害應(yīng)急預(yù)案，并組織員工演練；做好裝備、培訓(xùn)與管理三到位工作，確保礦井安全度汛。