蔚縣礦區(qū)主要水害類型及防治水對(duì)策

【摘要】簡(jiǎn)要介紹了蔚州礦區(qū)的主要水害類型及防治對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】蔚州礦區(qū)；水害類型；防治對(duì)策

蔚縣礦區(qū)是位于河北省蔚縣境內(nèi)，礦區(qū)面積約264Km2，含煤地層為侏羅系，主要可采煤層為1、5、6煤層，地質(zhì)儲(chǔ)量14.93億噸。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有第四系沖積層中、下部砂礫石孔隙承壓含水層，煤系地層上部后城組砂巖裂隙含水層，煤系砂巖裂隙含水層，煤系基底奧陶系灰?guī)r溶隙含水層。

1、主要水害類型

1.1第四系沖積層含水層水害

第四系覆蓋全礦區(qū)，西北薄，東南厚，受古地形影響，各地段厚度有所差異，介于32--454m。

沖積層含水層主要分上中下三段，其中中下段富水較強(qiáng)，含水層厚度6--23.45m，巖性為砂礫石、礫石，含水性中等--豐富。在礦區(qū)北部、西北區(qū)，大氣降水直接補(bǔ)給沖積層含水層。

興源礦在鑿主井過(guò)程中，采用普通法施工，涌水量達(dá)330m3/h而無(wú)法施工。北陽(yáng)莊礦建井過(guò)程中也曾因通過(guò)沖積層底部砂礫石含水層時(shí)，水大被迫停工重新冷凍。位于礦區(qū)中南部的單侯礦、南留莊礦因上覆基巖較薄，開(kāi)采上部煤層導(dǎo)冒帶高度將波及沖積層底部砂礫石含水層，威脅礦井安全。

1.2煤系頂部砂巖裂隙水水害

主采煤層5煤、6煤開(kāi)采后導(dǎo)冒帶高度將波及煤系上部砂巖含水層，因沉積厚度的變化，局部區(qū)域?qū)皫Ц叨炔昂蟪墙M砂巖含水層。在新礦井或新區(qū)域尤為明顯，成為工作面老塘水的主要水源。隨著開(kāi)采區(qū)域的擴(kuò)大、開(kāi)采深度的加深，煤系砂巖水對(duì)采掘活動(dòng)影響程度越來(lái)越大。如果處理措施不當(dāng)，安全防范措施不到位，可造成淹巷、淹面事故。

1.3煤系基底奧灰水水害

蔚縣礦區(qū)發(fā)育的奧陶系灰?guī)r為下奧陶（O1），為煤系基底，是下部煤層開(kāi)采底板充水的主要直接充水含水層。礦區(qū)中南部的廣大范圍內(nèi)賦存有奧陶系灰?guī)r，由北向南逐漸加厚，一般厚度40-80m，據(jù)鉆孔資料巖溶裂隙一般發(fā)育在灰?guī)r頂界面以下60m段距內(nèi)。依據(jù)鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)及鉆孔抽水試驗(yàn)資料，灰?guī)r存在多個(gè)富水區(qū)和徑流帶，這些區(qū)域巖溶裂隙發(fā)育，富水性強(qiáng)，單位涌水量q>2.0l/s.m，滲透系數(shù)13.9--23m/d。

原始狀態(tài)下，奧灰水壓約3MPa。由于距離主要可采煤層均較近（6煤距離奧灰約50--70m，5煤距離灰?guī)r30--50m，1煤距離灰?guī)r2--15米），上部煤層采掘活動(dòng)局部受奧灰水影響，中下部煤層在沒(méi)有采取防治水措施之前無(wú)法進(jìn)行采掘活動(dòng)。奧灰水害是蔚州礦區(qū)的主要水害。

1.4老空水水害

蔚州礦區(qū)老空水水害主要是指小窯老空水及本井田內(nèi)部上覆老空水。因煤層埋藏淺，小煤窯眾多，非法開(kāi)采，亂采盜采、超層越界非常嚴(yán)重，多數(shù)小煤窯巷道和大巷貫通。近年來(lái)小煤窯多數(shù)關(guān)停，沒(méi)有排水，缺少基礎(chǔ)技術(shù)資料，給礦井防治水工作帶來(lái)很大困難，嚴(yán)重威脅著大礦的安全。

老空水以各種形狀存在于采掘工作面周?chē)瓤梢孕纬纱笃e水區(qū)，也可能零星分布，水量大小不一，但均屬于管道流，流動(dòng)迅速，一旦意外揭露或接近，就能在短時(shí)間內(nèi)突然潰出，水大時(shí)可達(dá)幾萬(wàn)方到十幾萬(wàn)方。

1.5鉆孔水水害

主要是指勘探階段尤其1962年以前施工的封孔質(zhì)量差的鉆孔，也包括生產(chǎn)階段施工的不同類型的井下鉆孔，沒(méi)有封閉或封閉不良的鉆孔。因封閉不良造成虛孔，串通頂板或底板含水層，當(dāng)采掘工作面接近或揭露虛孔時(shí)發(fā)生突水或出水，造成沖垮工作面或局部淹巷道。

2、防治水對(duì)策

加大科技投入，走產(chǎn)學(xué)研之路，深化礦井防治水工作，不斷推廣新技術(shù)在礦井防治水方面的應(yīng)用。要做好防治水工作，必須依靠科學(xué)技術(shù)，在生產(chǎn)過(guò)程中加大科學(xué)投入，深入分析研究礦區(qū)、礦井水文地質(zhì)條件，尤其分析研究灰?guī)r富水區(qū)、徑流帶，這些因素將決定防治水技術(shù)措施的選擇以及影響防治水效果。同時(shí)采用新技術(shù)，找到適合本地區(qū)的有效的探測(cè)手段。

2.1在沖積層水害方面主要是利用物探、鉆探等手段對(duì)基巖面進(jìn)行有效控制，嚴(yán)格按照《煤礦防治水規(guī)定》及三下采煤規(guī)定留設(shè)沖積層防水煤柱。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)采后導(dǎo)水裂縫帶高度的實(shí)測(cè)工作，為沖積層防水煤柱的合理留設(shè)和儲(chǔ)量挖潛工作提供科學(xué)依據(jù)。沖積層防水煤柱一經(jīng)留設(shè)，任何采掘工程不得隨意進(jìn)入。

2012年4月蔚州礦區(qū)興源礦委托中國(guó)礦業(yè)大學(xué)資源學(xué)院承擔(dān)該礦井四采區(qū)薄基巖沖積層水害防治及導(dǎo)水裂隙帶高度研究工作，在對(duì)6402工作面導(dǎo)水裂隙帶最大高度監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上確定了四采區(qū)薄基巖區(qū)6煤開(kāi)采高度。按照實(shí)測(cè)結(jié)果留設(shè)防水煤柱，避免了沖積層水害，實(shí)現(xiàn)了上覆薄基巖區(qū)的安全開(kāi)采。

2.2在煤系砂巖水害防治方面主要是通過(guò)物探、鉆探手段探明開(kāi)采煤層上覆導(dǎo)冒帶高度內(nèi)砂巖含水層富水性，掘進(jìn)階段對(duì)于富水區(qū)采取局部疏降方式，在回采階段，增大排水能力、在適當(dāng)位置配以泄水巷以達(dá)到本質(zhì)安全型開(kāi)采。

2.3在煤系基底灰?guī)r水防治方面，針對(duì)蔚州礦區(qū)薄底板灰?guī)r的特點(diǎn)，采用疏水降壓與局部底板注漿加固結(jié)合的技術(shù)措施，以保證采掘安全。我單位先后和西安煤炭科學(xué)研究院、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，華北科技學(xué)院等科研院校合作，開(kāi)展帶壓安全開(kāi)采及疏水降壓技術(shù)研究工作。

根據(jù)蔚州礦區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，一般情況下奧灰水易于疏降，采取疏水降壓與局部底板注漿加固的方法能夠保證采掘安全。單侯礦、南留莊礦、北陽(yáng)莊礦首采區(qū)通過(guò)疏水降壓，實(shí)現(xiàn)了安全回采。

對(duì)礦井開(kāi)、掘工程通過(guò)斷層破壞、距離奧灰含水層相對(duì)距離近區(qū)域，回采工作面局部突水系數(shù)較大區(qū)域，奧灰含水層富水異常地段采取底板預(yù)注漿加固措施，改造煤層底板隔水巖柱，提高其阻水能力，防止水害事故發(fā)生。

2.4在對(duì)老空水的防治上，主要是加強(qiáng)水文地質(zhì)基礎(chǔ)工作，千方百計(jì)調(diào)查、收集地質(zhì)、水文地質(zhì)基礎(chǔ)資料，做好超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，并嚴(yán)格執(zhí)行“有疑必探、先探后掘”的探放水原則，這樣就可以較好的避免老空水害。

自2012年蔚州礦區(qū)引進(jìn)礦井全方位探測(cè)儀以來(lái)，隨著不斷實(shí)踐、總結(jié)，目前在超前探測(cè)尤其老空水的超前探測(cè)中積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)確率到達(dá)近70%。通過(guò)使用這種探測(cè)方法，減少了鉆探工程量和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了鉆探效率，較低了生產(chǎn)成本。

2.5鉆孔水害防治方面：主要是核對(duì)封閉不良鉆孔揭露含水層情況，采取不同的防治措施。一般在設(shè)計(jì)巷道時(shí)要適當(dāng)避開(kāi)封閉不良鉆孔，當(dāng)不能避開(kāi)采掘至封閉不良鉆孔附近時(shí)，采取留設(shè)防水煤柱、井下鉆孔探明、封堵等措施，必要時(shí)在地面重新封孔，確保安全生產(chǎn)。

3、結(jié)束語(yǔ)

蔚州礦區(qū)水文地質(zhì)條件極其復(fù)雜，在生產(chǎn)過(guò)程中受到多種水害的威脅，在防治水實(shí)踐中，積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)，使礦井防治水技術(shù)日趨成熟和完善，其中積極走產(chǎn)學(xué)研之路、推廣新技術(shù)應(yīng)用，并在實(shí)踐中不斷完善和發(fā)展防治水技術(shù)，是近幾年來(lái)蔚州礦區(qū)在防治水工作中取得較好成績(jī)的技術(shù)依托，但由于礦井水害的隱蔽性、復(fù)雜性以及認(rèn)識(shí)的局限性，使得防治水工作任務(wù)仍然十分艱巨，有待于在今后的防治水實(shí)踐中有針對(duì)性的加以解決。

作者簡(jiǎn)介

王桂臣（1966.8-），男，河北獻(xiàn)縣人，本科，研究方向：礦井地質(zhì)、礦井水文地質(zhì)工作，工程師，現(xiàn)任職開(kāi)灤集團(tuán)蔚州礦業(yè)公司生產(chǎn)技術(shù)部地測(cè)科長(zhǎng)。