中馬村礦水害綜合治理技術(shù)探索及實(shí)踐

江重陽(yáng) 王亞輝

摘 要：礦井水害綜合治理技術(shù)是從多種水害治理方法入手，綜合治理水害，從多方面去防治在采掘過(guò)程中發(fā)生突水，為采掘工作面預(yù)防突水奠定基礎(chǔ)，可使工作面的防治水工作做到有的放矢，從而達(dá)到保證礦井安全生產(chǎn)的目的。

關(guān)鍵詞：礦井；水害綜合治理；疏水降壓；注漿封堵

一、概況

中馬村礦位于河南省焦作市東北8公里，井田地處焦作煤田中部。井田呈北東～南西方向展布，北東～南西長(zhǎng)約10km，北西～南東寬約1.15～2.40km，面積為17.1219km2。

中馬村礦是“一五”期間前蘇聯(lián)援建我國(guó)的156項(xiàng)工程之一，由列寧格勒煤礦設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，于1955年9月開始建井，建井期間曾兩次巷道突水淹井，1970年7月投產(chǎn)，核定生產(chǎn)能力115萬(wàn)t/a。全礦設(shè)計(jì)采用立井開拓，開鑿主立井、副立井、進(jìn)風(fēng)立井和回風(fēng)立井五個(gè)井筒。主采煤層為二疊系山西組二1煤層。

二、井田內(nèi)構(gòu)造

中馬村礦井田基本構(gòu)造形態(tài)為走向40～100°，傾向130～190°，傾角8～14°左右的緩傾斜單斜構(gòu)造。井田內(nèi)以斷裂構(gòu)造為主，均為高角度正斷層，且以近東西和北東向斷層為主，局部發(fā)育北西向正斷層，井田內(nèi)發(fā)現(xiàn)落差大于100m的斷層5條，落差50～100m的斷層6條，落差10～50m的斷層16條，落差小于10m的斷層92條。本區(qū)域?yàn)橐痪弮A斜的單斜構(gòu)造，煤層產(chǎn)狀僅在局部有波狀起伏。井田內(nèi)煤系地層無(wú)巖漿巖。井田內(nèi)西部斷層較多，東部斷層較少，構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等。

三、礦井水文地質(zhì)條件

中馬村礦水文地質(zhì)類型為極復(fù)雜型。按照地層的巖性、厚度、含水空間特征及埋藏條件等，礦區(qū)內(nèi)可劃分三種類型的含水巖組，即新近系、第四系砂、卵礫石孔隙含水巖組，二疊系砂巖裂隙含水巖組，奧陶系及石炭系灰?guī)r（O2、L2、L8）巖溶裂隙含水巖組，其中L8、L2、O2灰?guī)r含水層富水性強(qiáng)，是礦井水的主要充水水源。據(jù)中馬村礦歷年突水資料統(tǒng)計(jì)：中馬村礦自建井以來(lái)共發(fā)生突水101次（底板含水層突水69次），其中L8灰?guī)r巖溶裂隙水突水64次，占總突水次數(shù)的63.4%（占底板突水次數(shù)的92.8%），造成淹井3次，淹采區(qū)1次，L8灰?guī)r巖溶裂隙水是中馬村礦最直接的突水水源，突水威脅最大。

受斷層等構(gòu)造影響，礦井東部水文地質(zhì)單元被劃為25采區(qū)以西、25采區(qū)以東兩大水文地質(zhì)單元。這兩個(gè)水文地質(zhì)單元L8灰?guī)r的賦水性不盡相同，其中25采區(qū)以西L8灰?guī)r存在垂向補(bǔ)給，裂隙連通良好，礦井從建井至今，幾次較大的突水事故包括淹井3次，淹采區(qū)1次均發(fā)生在25采區(qū)以西采掘區(qū)域，L8灰?guī)r水疏放效果不理想，水位降深有限，達(dá)不到預(yù)想效果；25采區(qū)以東采掘區(qū)域L8灰?guī)r含水層富水性和補(bǔ)給性均較差，易于疏降。中馬村礦目前的生產(chǎn)地區(qū)均位于25采區(qū)以東，主要集中27、211和39采區(qū)。

四、水害綜合治理技術(shù)

（一）實(shí)施背景

煤層底板含水層是礦井涌水的主要來(lái)源之一，特別是焦作礦區(qū)底板突水頻繁且突水量大。煤層直接含水層如果與深部強(qiáng)含水層存在導(dǎo)水通道，對(duì)煤層底板直接含水層形成補(bǔ)給后，涌水量極大、破壞性極強(qiáng)，會(huì)造成采掘頭面停采、停掘，甚至造成淹井的后果，因此，礦井水害治理尤為重要。

目前的水害治理方法較單一，不能很好的對(duì)直接充水含水層進(jìn)行加固，不能從多方面去防治在采掘過(guò)程中發(fā)生突水，嚴(yán)重威脅礦井的安全生產(chǎn)。

（二）水害綜合治理關(guān)鍵技術(shù)

礦井水害綜合治理技術(shù)研究，就是對(duì)各種水害治理技術(shù)的綜合應(yīng)用。主要是根據(jù)已知的礦井水文地質(zhì)資料，分析不同地點(diǎn)的存在不同的水害類型，對(duì)分析結(jié)果繼續(xù)統(tǒng)籌安排，對(duì)各個(gè)存在水害地點(diǎn)有針對(duì)性的采取多種水害治理方法，進(jìn)行分區(qū)、分地點(diǎn)的水害治理。

（三）水害綜合治理技術(shù)應(yīng)用

礦井水害綜合治理技術(shù)研究，就是在已知的水文地質(zhì)資料基礎(chǔ)上，有針對(duì)性的對(duì)礦井水害采取一種或多種水害綜合治理技術(shù)，該技術(shù)是由斷層加固、底板注漿加固、疏水降壓、出水點(diǎn)封堵、失控水文孔處理等技術(shù)組成，我們可以針對(duì)不用的水害類型采取不同的水害防治措施，具體如下：

1）斷層加固是針對(duì)采掘巷道遇斷層前采取的水害治理方法，以防止采掘工作面揭露斷層而引發(fā)的突水事故；

2）疏水降壓是針對(duì)在采掘區(qū)域內(nèi)富水性弱、補(bǔ)給性差時(shí)采取的水害治理方法，使采掘工作面不進(jìn)行底板注漿改造的情況下實(shí)現(xiàn)帶壓開采或不受含水層突水威脅；

3）底板加固是針對(duì)在采掘區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜，裂隙發(fā)育，導(dǎo)致富水性強(qiáng)、補(bǔ)給性好時(shí)采取的水害治理方法，將極復(fù)雜的水文地質(zhì)條件改造為相對(duì)簡(jiǎn)單的水文地質(zhì)條件；

4）出水點(diǎn)封堵是針對(duì)以往采掘過(guò)程中發(fā)生過(guò)出水的地點(diǎn)，在出水點(diǎn)附近進(jìn)行采掘活動(dòng)前，有目的性的進(jìn)行封堵的水害治理方法，以減小礦井排水費(fèi)用；

5）失控水文孔處理技術(shù)是針對(duì)礦井各個(gè)地區(qū)水文地質(zhì)孔由于套管斷裂或鉆孔打中水體而出水時(shí)采取的水害治理方法，以減少礦井排水費(fèi)用，改善生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，提高礦井抗災(zāi)能力。

（四）水害綜合治理技術(shù)亮點(diǎn)

該技術(shù)改變了單一的水害治理模式，增加了多種水害治理技術(shù)，完善了水害治理技術(shù)上的不足之處，確保了水害治理效果，保證了礦井的安全生產(chǎn)。例如針對(duì)富水性弱，補(bǔ)給性差且有斷層存在的地區(qū)，可以采用斷層加固及疏水降壓等水害綜合治理技術(shù)來(lái)確保該地區(qū)的安全采掘，確保礦井在采掘過(guò)程中不發(fā)生突水事故。利用該技術(shù)可解放受水威脅煤層，使煤炭資源得到充分利用。

五、效果評(píng)價(jià)

改變了單一的水害治理模式，增加了多種水害治理方法，完善了水害治理技術(shù)上的不足之處，確保了水害治理效果。

1）安全效益：確保了礦井“V”字型底板抽采巷的掘進(jìn)安全；確保了采煤工作面的安全回采。

2）經(jīng)濟(jì)效益：自采用該綜合技術(shù)方法，中馬村礦L8灰?guī)r水位已經(jīng)疏降至安全水頭值以下，原計(jì)劃需進(jìn)行底板注漿改造的工作面已不再需要注漿工程，節(jié)省了6個(gè)工作面的底板注漿改造工程費(fèi)用約3000萬(wàn)元；同時(shí)解放了二1煤層儲(chǔ)量1208萬(wàn)噸，創(chuàng)造產(chǎn)值約5.4億元，扭轉(zhuǎn)了礦井無(wú)法正常接替，經(jīng)濟(jì)效益滑坡、長(zhǎng)期虧損的被動(dòng)局面，為全礦的經(jīng)濟(jì)發(fā)展重新注入了生機(jī)和活力。

3）社會(huì)效益：為其它類似水文地質(zhì)條件下的煤田防治水工作提供了很好借鑒經(jīng)驗(yàn)，具有良好的社會(huì)效益。