俄霍布拉克煤礦水害影響及防治工作難易程度評(píng)價(jià)

王益，買(mǎi)買(mǎi)提沙依提·依坎白爾迪

（1.中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，陜西西安710077；2.徐礦集團(tuán)新疆天山礦業(yè)有限公司俄霍布拉克煤礦，新疆庫(kù)車(chē)842000）

俄霍布拉克煤礦在經(jīng)歷自最初90×104t/a至目前的400×104t/a的改造過(guò)程中，礦井開(kāi)采范圍、采空區(qū)面積逐步變大、開(kāi)采深度也逐步變深，加之對(duì)回采有直接影響的含水層富水性強(qiáng)且覆蓋面積較大，礦井涌水量自最初施工主副斜井、風(fēng)井時(shí)的涌水量25m3/h，逐步增加到目前的850m3/h，水害成為礦井的主要災(zāi)害。

礦井水文地質(zhì)條件的變化直接影響到礦井開(kāi)拓方式、生產(chǎn)布局，制約了礦井高效高產(chǎn)建設(shè)的進(jìn)度和可持續(xù)發(fā)展，并嚴(yán)重威脅到礦井安全生產(chǎn)[3]。為此，結(jié)合地質(zhì)及礦井水文地質(zhì)資料，需要對(duì)煤礦充水條件進(jìn)行分析，采取有針對(duì)性的水害防治措施，為工作面回采及新采區(qū)的開(kāi)拓提供安全保障，也為早日建成高產(chǎn)高效安全礦井的目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

1 礦井概況

俄霍布拉克煤礦地處新疆維吾爾自治區(qū)南疆地區(qū)，位于庫(kù)拜煤田東部，庫(kù)車(chē)縣城北69km處，行政區(qū)劃屬庫(kù)車(chē)縣阿格鄉(xiāng)管轄。井田東部14km處有國(guó)道217線（獨(dú)山子—庫(kù)車(chē)公路）通過(guò)，公路距庫(kù)車(chē)約110km，交通方便。礦井開(kāi)采深度為+1940～+1250m，東西長(zhǎng)約8.63km，南北寬約3.83km，面積33.05km2。

井田內(nèi)揭露由上而下主要地層：第四系（Q）、第三系（N2-Q1）、侏羅系（J）[中侏羅統(tǒng)克孜勒努爾組、下侏羅統(tǒng)阿合組（J1a）和塔里奇克組（J1t）]、三疊系（T）。區(qū)域含煤地層為侏羅系下統(tǒng)塔里奇克組（J1t），含煤16層，煤層平均總厚37.58m。礦井主要可采煤層4層，分別是下1煤、下5煤、下7-2煤、下8煤，目前礦井開(kāi)采煤層為侏羅系的下1煤和下5煤。

2 礦井水文地質(zhì)概況

礦井為新疆少有的受水害嚴(yán)重威脅的水文地質(zhì)復(fù)雜類(lèi)型礦井。礦區(qū)位于次一級(jí)構(gòu)造捷斯德里克復(fù)式背斜的傾伏端，呈近東西走向，傾向南的單斜構(gòu)造。地下水總流向?yàn)楸蔽鳌蠔|，局部受斷裂及褶曲構(gòu)造影響，其流向有所改變。

井田范圍內(nèi)含水層發(fā)育有5層：Ⅰ號(hào)含水層段為第四系松散的沖洪積卵礫砂石層孔隙潛水，具有強(qiáng)富水性；Ⅱ號(hào)阿合組含水層段為J1a標(biāo)準(zhǔn)砂巖孔隙—裂隙潛水、承壓水，具有弱富水性；Ⅲ含水層段為J1t含煤巖系上段孔隙—裂隙承壓水，在井田內(nèi)廣泛分布，具有弱富水性，是煤層的直接充水含水層；Ⅳ含水層段為下10煤層頂板至下12煤層間砂巖裂隙承壓含水層，具有弱富水性，為主要煤層底板充水含水層；Ⅴ含水層段為下12煤層底板以下砂巖裂隙承壓含水層。

井田范圍內(nèi)隔水層發(fā)育主要有2層：第四系隔水層以及侏羅系隔水層，但在煤層開(kāi)采后均起不到隔水作用。

3 礦井充水水源及特征

3.1 礦井充水水源

井田位于天山褶皺南麓山前凹陷地帶，井田的充水水源主要有：河流、泉水以及雨水。

3.2 礦井充水特征

（1）近幾年礦井工作面回采過(guò)程中涌水量變化規(guī)律表明，隨著工作面向前推進(jìn)，工作面涌水量不斷增大，達(dá)到一定值后，隨之迅速減小，直至穩(wěn)定，說(shuō)明初期以消耗直接充水含水層的靜儲(chǔ)量為主，且水源補(bǔ)給不充沛，隨著采掘范圍不斷擴(kuò)大，靜儲(chǔ)量逐漸被消耗，動(dòng)儲(chǔ)量的比例就相對(duì)增加。

（2）隨著工作面回采面積增大，煤層頂板冒落裂隙帶高度的增大，導(dǎo)通間接含水層后，礦井涌水量也隨之增大，至2007年開(kāi)采特厚煤層下5煤以來(lái)，工作面涌水量明顯增加，如已開(kāi)采的5101、5103、5105工作面。

（3）當(dāng)頂板冒裂帶高度達(dá)到第四系底界進(jìn)入第四系松散沖洪積砂卵礫石層孔隙潛水含水層富水條帶（古沖溝）時(shí)，可能發(fā)生突水事故。

(4）井田東北淺部存在火燒區(qū)，火燒區(qū)直接受雨水和克孜勒闊坦河補(bǔ)給，補(bǔ)給源較充足，相當(dāng)于一座自然水庫(kù)，預(yù)計(jì)該火燒區(qū)積水量600000m3。

4 礦井水害影響及防治水工作難易程度評(píng)價(jià)

4.1 受采掘破壞或影響的含水層及水體

對(duì)礦井生產(chǎn)有影響的含水層主要有3層，Ⅰ號(hào)含水層（第四系沖積層含水層）其富水性強(qiáng)，為礦井主要充水含水層，其受天山山脈雪融水和地表雨水及礦井北的直接補(bǔ)給，單位涌水量q=0.46～1.32L/（s·m）；Ⅱ號(hào)含水層為頂板砂巖裂隙含水層為煤層直接充水含水層，其直接受上部第四系強(qiáng)含水層補(bǔ)給，單位涌水量q=0.088～0.69L/（s·m）；Ⅲ號(hào)含水層為5煤底板砂巖含水層為下5、下7-2、下8煤層直接充水含水層，單位涌水量q=0.12L/（s·m）。

大量的物探、鉆探資料表明，井田內(nèi)含水層覆蓋面積較大、富水性強(qiáng)、滲透系數(shù)較大，特別是第四系沖積含水層受天山雪融水補(bǔ)給和礦井北部卡特古爾河的潛流水補(bǔ)給，富水性強(qiáng)，下5煤開(kāi)采過(guò)程中，裂隙會(huì)導(dǎo)通此含水層，對(duì)礦井安全生產(chǎn)危害程度大，防治水工程量大，難度高。

4.2 礦井及周邊老空水分布狀況

礦井西翼一采區(qū)有原庫(kù)車(chē)縣俄霍布拉克小煤礦。為確保礦井西翼各煤層的安全回采，于2009年12月16日開(kāi)始對(duì)該小煤窯進(jìn)行追排水工作，至2011年1月，累計(jì)排出積水400000m3，基本消除老窯水的隱患，對(duì)采掘活動(dòng)已經(jīng)沒(méi)有威脅，防治水工作簡(jiǎn)單。井田東北淺部存在火燒區(qū)，火燒區(qū)直接受雨水和克孜勒闊坦河補(bǔ)給，補(bǔ)給源較充足，火燒區(qū)積水對(duì)礦井東翼采區(qū)各煤層開(kāi)采有一定的影響，需要通過(guò)物探和鉆探工作，查清火燒區(qū)范圍及積水情況，防治水工作有一定難度。

4.3 礦井涌水量

目前礦井總涌水量856m3/h，根據(jù)最近3年的礦井涌水量統(tǒng)計(jì)表來(lái)分析（見(jiàn)表1），隨著礦井開(kāi)采面積增大和開(kāi)采深度的加深，礦井總涌水量逐漸增加。

表1 礦井涌水量情況表（單位：m3/h）

采用“大井法”對(duì)礦井今后3年的礦井涌水量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，礦井正常涌水量約為Q1=1020m3/h，最大涌水量Q2=1785m3/h，礦井涌水量遠(yuǎn)大于180m3/h，對(duì)礦井采掘活動(dòng)存在一定影響，防治水工作難度中等。

4.4 突水量

自2013年以來(lái)，礦井共發(fā)生突水8次，其中突水量中等以上（大于60m3/h）的2次，最大突水量283m3/h，此表明礦井屬偶有突水礦井，對(duì)礦井采掘活動(dòng)造成威脅，防治水工作量大，難度較高。

5 開(kāi)采受水害影響及防治水工作難易程度綜述

礦井發(fā)生的多次突水，影響到礦井安全生產(chǎn)，特別是2009年5月12日1106工作面的大型突水后，經(jīng)過(guò)分析確認(rèn)水源來(lái)自天山的雪溶水經(jīng)礦區(qū)第四系地層呈潛流通過(guò)，1106工作面回采后頂板冒落導(dǎo)通該含水層，第四系潛水沿裂隙及冒落帶滲入工作面。

礦井針對(duì)第四系水防治提出了帷幕注漿和施工放水巷（下8煤煤層露頭施工巷道進(jìn)行疏水截流、高位放水）2套方案。

第一套帷幕注漿方案實(shí)施情況：布設(shè)A、B兩排鉆孔，每排排距4m，每排孔距8m，采用交叉狀布孔，施工鉆孔150個(gè)。該帷幕注漿治水工程共完成鉆探工程量10077.66m，注漿21278m3(水泥用量13878.63t)，投入近4000萬(wàn)元。

方案實(shí)施之后，1106工作面涌水量沒(méi)有減少，利用孔間透視技術(shù)檢驗(yàn)，確定地層的密實(shí)程度較好，通過(guò)水文觀測(cè)孔觀測(cè)發(fā)現(xiàn)水位與注漿前沒(méi)有明顯變化，說(shuō)明帷幕注漿方案效果不明顯。

第二套施工放水巷方案實(shí)施情況：放水巷布置于礦井東翼的東北側(cè)沿著下8淺部煤層露頭帶，按3‰的坡度施工，于2010年11月分別從東西兩頭進(jìn)行施工，設(shè)計(jì)總長(zhǎng)4371m，歷時(shí)2年多時(shí)間，該工程于2013年1月22日完工。在防水巷施工109個(gè)放水孔，總工程量5668m，放水巷總水量為577m3/h，該放水巷防治水工程投入近1.7億元。

采用施工放水巷放水后，井下涌水量逐漸減小，原突水的1106工作面涌水量由原來(lái)的510m3/h減小到目前的141m3/h，反斜井上段涌水量由原來(lái)的298m3/h減小到目前的78m3/h，由此說(shuō)明，施工放水巷能對(duì)第四系含水層水進(jìn)行提前疏放，且疏放效果達(dá)到預(yù)期，充分證明了施工放水巷方案的可行性和可靠性。此方案的實(shí)施，降低礦井突水可能性，大幅降低了第四系含水層的水對(duì)礦井的危害。

根據(jù)對(duì)礦井充水條件的分析，礦井主要水害源為井田第四系沖積含水層富水。下5煤煤層開(kāi)采后，其冒落帶高度較高，易產(chǎn)生導(dǎo)水的空隙、裂隙通道，甚至與地表貫通，會(huì)導(dǎo)致第四系強(qiáng)含水層水和地表雪融水直接灌入井下，后期下5煤綜放工作面回采受水害影響程度大，防治水工作難度大。

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)俄霍布拉克煤礦充水條件以及礦井開(kāi)采受水害影響和防治工作難易程度的分析得出：

（1）礦井水文地質(zhì)條件復(fù)雜，主要充水因素為第四系沖積層、頂板砂巖裂隙水給井下工作面的補(bǔ)給條件良好，補(bǔ)給源充沛，礦井涌水量大、偶有突水性，開(kāi)采受水害影響程度較大，這給礦井防治水工作帶來(lái)一定難度，對(duì)礦井安全開(kāi)采存在一定的潛在威脅；

（2）鑒于煤層火燒區(qū)邊界的不規(guī)則性和復(fù)雜性，火燒區(qū)底界和火燒區(qū)積水給東翼礦井安全生產(chǎn)有一定威脅，今后礦井生產(chǎn)中應(yīng)留設(shè)足夠的保護(hù)煤柱。

（3）礦井后期在采掘過(guò)程中，要本著“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原則進(jìn)行礦井防治水工作，保障礦井安全生產(chǎn)。

[1]劉兆昌，李廣賀，朱琨，等.供水水文地質(zhì)［M］.3版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.

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[3]王建彬，程紹強(qiáng)，李永軍，等.胡底煤礦水文地質(zhì)類(lèi)型劃分探討［J］.華北科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，11(4):25-30.