礦井地表水防治

史海江

（1.太原理工大學礦業(yè)工程學院2.山西焦煤集團有限責任公司官地煤礦地測科山西太原030053）

礦井地表水防治

史海江

（1.太原理工大學礦業(yè)工程學院2.山西焦煤集團有限責任公司官地煤礦地測科山西太原030053）

隨著礦井采掘深度的延伸及礦區(qū)周邊小煤窯越層越界私挖亂采，各類保安煤柱頻遭到破壞，地表山體、河道出現(xiàn)塌陷裂縫，導致地表水從塌陷坑、小煤窯井口灌入礦井造成水害事故。為消除隱患，近幾年官地礦采取疏堵結(jié)合的措施對地表水害進行治理。

地表水；地表塌陷裂縫；河道治理；小窯破壞；疏堵結(jié)合

1 礦井概況

1.1 井田位置

官地煤礦隸屬于山西焦煤西山煤電集團有限責任公司，井田位于西山煤田東部邊緣，太原市西南17km處，地跨太原市萬柏林區(qū)、晉源區(qū)、清徐縣及古交市。礦井于1960年正式建礦，井田面積104.5平方公里。井田北部為杜兒坪煤礦，東北部為白家莊煤礦，西南部為麥地掌煤礦、碾底煤礦、大成煤礦、鼎盛煤礦。

1.2 礦井開拓布置

礦井設(shè)計生產(chǎn)能力500萬噸/年，2016年核定礦井生產(chǎn)規(guī)模為390萬噸/年。主采煤層為2#、3#、6#、8#、9#煤。截至2016年末，礦井保有資源儲量128775.4萬噸，可采儲量82830萬噸，服務(wù)年限約151.7年。

礦井開拓方式為平峒-斜井聯(lián)合開拓、通風系統(tǒng)采用抽出式通風方法，分區(qū)混合通風。現(xiàn)有中四、中六、南五、南六、北四5個作業(yè)采區(qū)。

1.3 礦井水文地質(zhì)情況

水文地質(zhì)類型劃分為中等[1]，礦井水患主要是采空區(qū)積水及地表水。上組煤層（2#、3#）頂板山西組砂巖裂隙含水層富水性弱，中組煤（6#）和下組煤（8#、9#）層頂板太原組灰?guī)r巖溶裂隙含水層一般富水性不強，但是在向斜核部往往裂隙發(fā)育富水性強，當采掘工程揭露時瞬時水量大，其水害威脅主要是太原組灰?guī)r含水層在向斜核部等特殊構(gòu)造部位的富水區(qū)。故官地礦礦井充水水源主要為大氣降水、地表水、采空區(qū)積水、小窯水和含水層水。充水通道主要為采空地表裂縫、塌陷及大礦小窯采掘通道。官地井田夏季多雨，每年7、8、9三個月的降雨量占全年的60%，根據(jù)山西省氣象局近50年的資料，年平均降水量385.9mm，最大為630.0mm，最小為104.3mm，大氣降水是地下水的主要補給來源，也是礦井水的主要補給來源。

1.4 地面排洪系統(tǒng)

官地井田屬黃河流域汾河水系，地形復雜，坡陡溝深，溝谷以廟前山為中心呈放射狀向東、南、西分布，主要溝谷有神底溝、九院溝、官地溝、風峪溝、柳子溝、白石溝等，均為季節(jié)性河流，溝谷內(nèi)平時僅有少量泉水匯成溪流，春、冬季干涸，夏、秋季大雨過后短時間內(nèi)水量較大，順溝谷流出井田，匯入汾河轉(zhuǎn)匯黃河水系。

工業(yè)廣場主要溝谷為九院溝。其工業(yè)場地及井口高于最高洪水位，因此，井口及場地均不受洪水威脅。本場內(nèi)雨水采用排水明溝和自然排水相結(jié)合的排水方式。沿場地邊坡底，場內(nèi)道路側(cè)均設(shè)置有排水明溝，將山坡雨水及場地內(nèi)匯水有序的引出場外注入北部的低洼區(qū)，零星地段采用自然坡度排水，排洪系統(tǒng)完善。

2 地表水防治措施

2.1 “8·4”灌井事故

1996年8月4日，太原地區(qū)突降大暴雨，加之連續(xù)近半月陰雨連綿，造成西山地區(qū)前山礦區(qū)山洪暴發(fā)，洪水灌入官地礦周邊小窯后，通過與官地礦連通的巷道涌入大礦井下，致使官地礦井被淹，造成井下33人、地面1人不幸遇難，淹沒淤堵井下巷道37850米，沖毀設(shè)備1628臺，九院車場、卸載坑全部被淹，沖走成品煤約5萬噸，礦井全面停產(chǎn)1個月后分區(qū)域恢復生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計，直接經(jīng)濟損失1.2億元，間接經(jīng)濟損失1.4億元。

事故原因：

1）礦區(qū)周邊小煤窯越層越界私挖亂采嚴重，在河溝兩側(cè)堆滿了大量矸石和原煤，造成泄洪水道狹窄，泄洪不暢，致使山洪水位抬高，洪水從小煤窯井口灌入大礦礦井，是造成洪災的直接原因。

2）地質(zhì)部門未對井田范圍內(nèi)的小煤窯開采情況進行充分調(diào)查，未及時發(fā)現(xiàn)小煤窯與大礦井下巷道貫通，致使洪水灌入小煤窯后進入大礦巷道，是造成洪災的主要原因。

3）職工安全意識不強，缺乏水災避災常識，也是造成洪災事故的一個原因。

2.2 地表水害防治

地表水灌井事故主要為礦區(qū)周邊小煤窯越層越界私挖亂采，各類保安煤柱頻遭到破壞，甚至與大礦打通導致地表水從塌陷坑、小煤窯井口灌入礦井造成水害事故。為消除隱患，近幾年官地礦采取疏堵結(jié)合的措施對地表水害進行治理。

預測：加強與氣象部門聯(lián)系，提前預測；掌握礦井采掘活動。

巡查：定期巡查井田地面裂縫、塌陷區(qū)、河床滲漏區(qū)、小煤礦井口；雨季加強加密巡查工作

匯總：建立礦區(qū)塌陷區(qū)臺帳，繪制礦區(qū)塌陷區(qū)、溝谷及地表水體、小煤礦分布圖

治理：對發(fā)現(xiàn)的地表裂縫、塌陷區(qū)進行填充處理，對河床滲漏區(qū)鋪設(shè)人工河床，對小煤礦井口按標準進行封堵。

2.2.1 地表裂縫及時填充

每年3/4月份集中對全礦地表進行調(diào)查，日常根據(jù)礦采掘情況不間斷巡查；發(fā)現(xiàn)的地表裂縫、塌陷區(qū)采用人工、機械相結(jié)合的方法進行填充處理。

2011～2016年地表裂縫調(diào)查發(fā)現(xiàn)1105條，共計填充土方量約19160 m3。

2.2.2 河床破損重造河道

每年雨季前由礦防洪辦牽頭對礦區(qū)所有河道溝谷進行巡查，日常根據(jù)礦采掘情況不間斷巡查；

雨季期間加強巡查，遇連續(xù)降雨、強降雨、暴雨時及時上山觀測河道淤堵、水量情況，由上、下游水量以判斷滲水情況。對河道滲漏區(qū)采用鋼筋混凝土、片石鋪底，料石做擋墻重造河道；對受兩側(cè)山體滑坡造成河道淤堵的情況采用廢舊瓦斯管道以疏通河道。

官地河道治理工程，屬于安全生產(chǎn)資金，計劃資金150萬元/千米。

工程設(shè)計：平整河道，并夯實后采用300厚MU30片石，灌M5水泥砂漿鋪底，采用C25砼250厚內(nèi)配φ12@200鋼筋網(wǎng)片，隨打隨壓抹實趕光，河道兩側(cè)墻體采用MU30片石，M7.5水泥砂漿砌筑，外露表面采用1:2水泥砂漿勾縫，擋墻每20m留設(shè)沉降縫，采用瀝青灌封，擋墻頂部采用C20細石砼壓頂50厚。工程量：長×寬×高＝1000m×4m×2m

2.2.3 小煤礦井口嚴防死堵

成立專門的小煤礦管理辦公室，每天上山巡查小窯采掘活動；

組織大量人力物力對小窯井口和比較隱蔽的裂縫帶等進行封堵，目前調(diào)查發(fā)現(xiàn)小窯60座，封堵小窯井口98個，切斷大氣降水和地表水進入井下的通道。

小窯封堵設(shè)計：小窯內(nèi)采用MU30片石深入山體兩側(cè)各0.5m以封閉嚴實，M5水泥砂漿砌墻1.5m厚，寬、高根據(jù)小窯實際巷道設(shè)計；采用泵送C20商品砼封閉運煤通道直至與頂接觸密實。砼填充尺寸長20～50m；井口用鋼模支護，1:2水泥砂漿抹面20mm厚。

2010～2016年在礦井溝谷內(nèi)發(fā)現(xiàn)小窯井口98個并進行封堵。

2.3 地表水防治取得的效果及存在的問題

效果：礦井涌水量明顯減小，特別是北大巷，由121.6m3/h，減小到49.7m3/h。

問題：河道治理以鋼筋混凝土、片石鋪底，料石做擋墻為主，容易破損；地表作業(yè)時村民阻擾嚴重；

2.4 今后防治計劃

1）持續(xù)加強地表巡查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。2017年對黃冶溝1000m河道治理工程列入礦井及集團公司年度重點工程；對調(diào)查發(fā)現(xiàn)的兩個小窯井口進行封堵；

2）利用新技術(shù)、新材料進行地表水防治。例如采用三合土進行河道鋪底、裂縫填充等[3]；采用無人機進行地表巡查等。

[1]高陽.礦井水文地質(zhì)類型劃分報告[M].太原：山西省煤炭地質(zhì)水文勘查研究院，2016:74.

[2]楊煥寧.煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2016：12-32.

[3]黃文祥.礦區(qū)充水因素及三合土在地表防治水工程中的應用[J].廣東：廣東科技，2011:217-218

史海江（1986-），男，山西平遙人，2015級太原理工大學在讀碩士研究生，地質(zhì)工程師，主要從事礦井地測防治水工作。