新疆蘇勒薩依井田煤田充水因素及防治水建議

■趙海濱（山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院山東濟(jì)南250014）

新疆蘇勒薩依井田煤田充水因素及防治水建議

■趙海濱
（山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院山東濟(jì)南250014）

煤礦防治水是煤礦安全生產(chǎn)工作的關(guān)鍵一環(huán)，分析好煤礦的充水因素對(duì)煤礦的防治水工作具有重要指導(dǎo)意義。該文以蘇勒薩依井田為例，分析了井田的各種充水因素，提出了防治水的建議。

充水因素防治水措施建議井田開采蘇勒薩依煤田

0　引言

煤炭是工業(yè)的糧食，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。煤礦開采在給人們帶來便利的同時(shí)，其安全生產(chǎn)形勢亦不容樂觀。而煤礦防治水是煤礦安全生產(chǎn)工作的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，做好該項(xiàng)工作，不僅可以挽救人們的生命和財(cái)產(chǎn)，還可以促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。

1　井田概況

井田位于伊寧盆地北部，東距潘津鄉(xiāng)8.5km，距伊寧縣城25km，西距霍城縣城18km，南距自治州首府伊寧市22km。井田屬科古琴山南麓的侵蝕剝蝕丘陵地貌，地勢北高南低，東高西低，由東北向西南傾斜。海拔標(biāo)高+741.60m～+1060.3m，一般相對(duì)高差50～150m。

區(qū)內(nèi)地層由老至新依次有：中生代三疊系上統(tǒng)小泉溝群赫家溝組；中生代侏羅系八道灣組、三工河組、西山窯組；新生代古近系、新近系和第四系。含煤地層為中生代侏羅系西山窯組、三工河組和八道灣組，全井田含煤22層，自上而下編號(hào)為煤8-煤30，可采及局部可采煤層12層，主要可采煤層有6層(煤21-1、煤21-2、煤26、煤27、煤28、煤29)，均為穩(wěn)定～較穩(wěn)定型的中厚～特厚煤層，結(jié)構(gòu)簡單～較簡單。煤層總厚37.47～195.37m，平均102.79m；其中六層主要可采煤層，厚度為31.53～156.10m，平均86.10m[1]。

2　井田充水因素

2.1充水水源

2.1.1大氣降水

區(qū)內(nèi)年平均降水量362.78mm，井田內(nèi)大面積被第四系黃土所覆蓋，加之溝谷發(fā)育，地勢高差大，雨季的雨水和春季的冰雪融水除少量沿裂隙孔隙滲入地下外，其余大部分順地形坡度向南部排泄于井田外。因此，大氣降水對(duì)礦井的直接充水影響不大，但可通過塌陷區(qū)成為直接充水水源。

2.1.2地表水

井田東部常年性河流皮里青河水與井田之間雖有煤礦相隔，不會(huì)成為直接充水水源，但可通過該河西側(cè)煤礦的采空塌陷區(qū)及北部F4斷裂帶，成為間接充水水源。

井田中部蘇勒薩依河和西部庫勒薩依河雖為季節(jié)性河流，一般不會(huì)成為直接充水水源。但開采階段，若在北部河谷地段的煤21-1淺埋、燒變或塌陷區(qū)與河水溝通，可成為直接充水水源。

2.1.3地下水

井田內(nèi)F4斷裂帶水及燒變巖空洞裂隙水為主要充水因素，其它為次要因素。

（1）侏羅系粗碎屑巖類孔隙裂隙地下水富水性弱，可通過冒裂帶成為間接充水水源，充水強(qiáng)度小。

（2）F4斷裂帶與燒變巖、皮里青河水有一定水力聯(lián)系，富水性中等，可通過斷裂所接觸開采煤層的節(jié)理裂隙成為主要充水水源之一。

（3）井田西北部煤21-1～煤23-2火燒區(qū)，燒變巖孔洞裂隙發(fā)育，含水層富水性中等，易受F4斷裂和大氣降水的補(bǔ)給，有形成宛如“地下水倉”的可能，是西北部開采煤21-1的最大充水水源。

2.1.4老窯積水

在井田東部礦界外，沿皮里青河西岸至今已有200多年的采礦史，不同時(shí)期的老窯、采井及塌陷坑較多，會(huì)有一定的積水，在井田東部開采時(shí)，可成為間接充水水源。

2.2充水通道

2.2.1斷裂構(gòu)造

F4斷層構(gòu)成井田的北部邊界，該斷裂近東西展布，向東通過皮里青河，向西且沿北部邊緣火燒區(qū)與井田西北部燒變巖帶積水區(qū)相溝通。該斷層雖為逆斷層，但經(jīng)71-8鉆孔抽水試驗(yàn)，該斷裂具有一定的導(dǎo)儲(chǔ)水性，是礦床充水的主要通道。

2.2.2封閉不良的鉆孔

封閉不良的鉆孔是典型的人類活動(dòng)留下的導(dǎo)水通道，該類通道隱蔽性強(qiáng)、垂向?qū)畷惩?，不僅使垂向上不同層位的含水層之間發(fā)生水力聯(lián)系，而且當(dāng)井下采礦活動(dòng)接近或揭露鉆孔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生突水事故。由于封閉不良的鉆孔在垂向上串通了多個(gè)含水層，因此，一旦發(fā)生該類突水事故，不僅初期水量大，而且會(huì)有比較穩(wěn)定的補(bǔ)給量。該井田施工了大量鉆孔，部分鉆孔由于技術(shù)設(shè)備、材料質(zhì)量、施工條件、生產(chǎn)需求及歷史背景等原因，未封孔或封孔質(zhì)量差，是不可忽視的導(dǎo)水通道。

2.2.3采動(dòng)裂隙

當(dāng)煤層開采后，采空區(qū)上方的巖體失去平移，引起垮落、開裂和移動(dòng)塌陷，直到充滿采空區(qū)為止，從而形成煤層上部巖體三個(gè)不同的破壞帶（冒落帶、導(dǎo)水裂隙帶、彎曲沉降帶），其中冒落帶和導(dǎo)水裂隙帶合稱為冒裂帶，導(dǎo)水性效果好；彎曲沉降帶通常起隔水作用。同時(shí)，隨著采煤的進(jìn)行，煤層底板的承壓水與巖體之間的天然平衡受到破壞，在煤層底板隔水層之上形成臨空邊界并產(chǎn)生應(yīng)力釋放后，在礦壓和水壓的作用下，煤層底板必然受到不同程度的破壞，形成新的破裂面或使原有閉合裂隙活化。根據(jù)破壞程度的不同，煤層底板巖體從上到下也可劃分為三個(gè)地帶（底板導(dǎo)水破壞帶、完整巖層帶、承壓水導(dǎo)升帶）。底板導(dǎo)水破壞帶是指由于采動(dòng)礦壓的作用，底板巖層連續(xù)性受到破壞，導(dǎo)水性發(fā)生嚴(yán)重改變的層帶，該帶的厚度即為底板導(dǎo)水破壞深度。其中，上部的底板導(dǎo)水破壞帶和下部的承壓水導(dǎo)升帶構(gòu)成采動(dòng)條件下的底板導(dǎo)水通道。

2.2.4地震裂隙通道

該井田位于地震活動(dòng)帶，受地震活動(dòng)的影響，可形成新的裂隙，破壞各含水層之間的隔水性，形成新的導(dǎo)水通道，增加礦井涌水量。根據(jù)開灤唐山礦在唐山地震時(shí)礦井涌水量和礦區(qū)地下水水位觀測資料：地震前區(qū)域含水層受張時(shí)，區(qū)域地下水水位下降，礦坑涌水量明顯減少；地震發(fā)生時(shí)，區(qū)域含水層壓縮，區(qū)域水位瞬時(shí)上升數(shù)米，礦坑涌水量瞬時(shí)增加數(shù)倍；強(qiáng)烈地震過后，區(qū)域含水層逐漸恢復(fù)正常狀態(tài)，區(qū)域地下水逐漸下降，礦井涌水量也逐漸減少。震后區(qū)域含水層仍存在殘余變形，所以礦井涌水在很長時(shí)間內(nèi)恢復(fù)不到正常涌水量。礦井涌水量變化幅度與地震強(qiáng)度成正比，與震源距離成反比。

2.3井田涌水量

該井田采用大井法預(yù)算開采煤21-1時(shí)礦井正常涌水量為492m3/h，最大涌水量為738m3/h；開采煤27-29時(shí)礦井正常涌水量為231m3/h，最大涌水量為347m3/h。

3　井田防治水建議

3.1系統(tǒng)調(diào)查，全面掌握各種充水隱患

有效防治水的前提，是摸清家底。只有在充分掌握家底的基礎(chǔ)上，才能有的放矢的開展后續(xù)防治水工作。為此，必須要對(duì)井田及周邊的各種充水隱患核實(shí)清楚、細(xì)致到位。

首先，要分析利用好現(xiàn)有的各種水文資料，做到心中有數(shù)，有一個(gè)大的宏觀的概念。其次，要收集利用好以往的氣象資料，動(dòng)態(tài)監(jiān)測資料、供水井鉆探及抽水試驗(yàn)等資料。最后，要系統(tǒng)調(diào)查井田內(nèi)及周邊的地表水體、井泉、老窯、生產(chǎn)礦井、地貌變化、火燒區(qū)等因素。必要時(shí)采用有效的物探方法，重點(diǎn)掌握清楚老窯、塌陷、火燒區(qū)等的分布范圍和積水情況。

3.2建章立制，建立健全水文監(jiān)測體系

煤礦開采是一個(gè)長期而復(fù)雜的過程，在開采過程中，會(huì)破壞原始的地層結(jié)構(gòu)，引起巖體的破壞、應(yīng)力的轉(zhuǎn)移、水力的變化等一系列反應(yīng)，可謂牽一發(fā)而動(dòng)全身。為此，必須要建立健全崗位責(zé)任制，做到各負(fù)其職、各守其責(zé)。特別要加強(qiáng)對(duì)地面及井下的各種水文監(jiān)測、記錄和分析，布置好水文觀測點(diǎn)，按時(shí)詳細(xì)記錄好各觀測點(diǎn)的水位、水量、水質(zhì)、水溫等各種水文數(shù)據(jù)。

3.3多管齊下，突出重點(diǎn)治理各種水患

該井田主要的充水水源有地表水、地下水、大氣降水和老窯積水等四個(gè)來源，這四個(gè)水源都可成為未來礦井的充水因素，在治理上，要多管齊下，不能厚此薄彼，針對(duì)各自的特點(diǎn)，有突出性的加以防治。如:地表水的防治要注意防隔水煤柱的留設(shè)；容易積水的地方應(yīng)修溝渠，及時(shí)排泄積水；排到地面的礦井水，要處理妥善，避免再次滲入地下。井田內(nèi)火燒區(qū)的水，富水性中等，是煤層開發(fā)主要的充水水源之一，在開采前必須要進(jìn)行疏干開采。老窯積水在查清的基礎(chǔ)上，在開采前，也要進(jìn)行疏干。在井筒預(yù)計(jì)穿過較厚裂隙含水層或裂隙含水層較薄但層數(shù)較多時(shí)，可選用地面預(yù)注漿的方法。

4　結(jié)語

礦井防治水是煤礦開采的一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)，必須做實(shí)做細(xì)，容不得半點(diǎn)馬虎。該文在分析井田充水因素的基礎(chǔ)上，提出了井田防治水的幾點(diǎn)建議，可供參考。在未來的開采過程中，仍要堅(jiān)持“預(yù)測預(yù)報(bào)、有疑必探，先探后掘、先治后采”的原則，落實(shí)“防、堵、疏、排、截”的綜合治理措施，切實(shí)把礦井的防治水工作做好。

[1]山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院.新疆伊北煤田伊寧縣蘇勒薩依井田勘探報(bào)告.2009年.

[2]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.國家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦防治水規(guī)定[M].北京：煤炭工業(yè)出版社.2009.

[3]GB12719-91.礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范.[S].

[4]蔣輝.專門水文地質(zhì)學(xué)[M].北京：地址出版社.2007.

P641.4+61[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-1-382-2

趙海濱（1982～），男，工程師，研究方向?yàn)榈V區(qū)水工環(huán)地質(zhì)勘查工作。