辛安礦淺部水害分析與研究

王曉方

摘 要：針對(duì)辛安礦井田內(nèi)淺部地區(qū)涌水量大，長期的無效排水對(duì)礦井生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境有影響等問題，通過進(jìn)行水文地質(zhì)條件分析與研究，表明辛安礦淺部主要充水水源為地表水（大氣降水）、老窯采空區(qū)積水和含水層水，礦井導(dǎo)水通道，控制著各種進(jìn)入礦井的涌水形式和涌水量的大小，所有的巖層空隙都可以成為地下水運(yùn)動(dòng)的通道，包括天然充水通道和人為充水通道。通過工程論證辛安礦黃沙井田-100m以上采空區(qū)是否可以進(jìn)行治理，減少井下排水的問題。

關(guān)鍵詞：辛安礦 涌水量 水害分析 井下減排

中圖分類號(hào)：TD745 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）02（a）-00-02

小煤窯采空區(qū)積水（體）一般位于煤田淺部，因開采年代久遠(yuǎn)，積水量和積水范圍不清楚，腐蝕性強(qiáng)，其流動(dòng)特征與地表水體流動(dòng)相似，不同于含水層水的滲透[1-3]。當(dāng)位于其深部礦井的采掘活動(dòng)破壞了隔水煤（巖）柱時(shí)，水就會(huì)突然潰出，造成重大水災(zāi)事故[4-5]。小煤窯采空區(qū)積水是我國煤礦普遍存在的水害隱患，如果能夠合理地運(yùn)用現(xiàn)階段的科學(xué)手段，進(jìn)行有效的探查與治理，將對(duì)礦井生產(chǎn)提供極大的安全保障和經(jīng)濟(jì)效益。

1 基本概述

冀中能源峰峰集團(tuán)辛安礦，礦井設(shè)計(jì)開采二疊系2#煤，礦井水害類型屬于極復(fù)雜型。目前-100m水平以淺2#煤資源已經(jīng)開采殆盡，現(xiàn)生產(chǎn)地區(qū)主要集中在-500m水平。礦井實(shí)際正常涌水量33.4m3/min和最大涌水量37.2m3/min。礦井-100m以上水平正常涌水量30.8m3/min，主要由老空水、含水層水和其他水構(gòu)成。所以現(xiàn)階段辛安礦主要涌水量都集中在辛安礦井田內(nèi)-100m水平，如果可以進(jìn)行有效的治理將對(duì)礦井生產(chǎn)安全生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生極大的裨益。

2 淺部水的充水水源及充水通道

2.1 淺部水的主要涌水水源

辛安礦淺部主要充水水源為地表水（大氣降水）、老窯采空區(qū)積水和含水層水等。

2.1.1 地表水

井田處于九山背斜東翼與鼓山背斜南傾伏端西側(cè)間之丘陵地帶，南陵攔漳河興建的岳城水庫，地表海拔程+130～+240m，北高南底，平均坡度約16‰，礦井淺部地區(qū)主要在井田北部。北部屬于滏陽河水系柳條沖溝小流域，在井田范圍內(nèi)面積約1km3，溝內(nèi)平時(shí)干枯無水，暴雨時(shí)流量2～3m3/s，形成地表徑流，由南向北流入滏陽河支流—九山溝。流域內(nèi)溝壑縱橫、沖溝發(fā)育且多呈U型，其中位于南黃沙村的鄭家河常年有水，水源為沖溝上部潛水出露形成的下降泉。

2.1.2 老窯采空區(qū)積水

井田淺部地區(qū)小煤礦生產(chǎn)期間部分小煤礦曾進(jìn)行過越界超層開采，曾開采過井田所有有開采價(jià)值的煤層，其中5個(gè)小煤窯開采8#煤、9#煤，5個(gè)小煤窯曾越界進(jìn)入辛安礦開采8#、9#煤，并造成多次突水事故。自1993—1998年辛安礦井田范圍內(nèi)及周邊就有8個(gè)小煤窯發(fā)生過突水事故，最大突水量2.0～11.0m3/min，穩(wěn)定突水量0.3～7.5m3/min。

2.2 主要導(dǎo)水通道

礦井導(dǎo)水通道，控制著各種進(jìn)入礦井的涌水形式和涌水量的大小，所有的巖層空隙都可以成為地下水運(yùn)動(dòng)的通道，既有天然的，也有人為的，主要有以下幾種（見圖1）。

2.2.1 構(gòu)造斷裂帶

礦井生產(chǎn)過程中會(huì)遇到各種各樣的構(gòu)造斷裂，它們使充水含水層和隔水層位移，巖層破碎，其性質(zhì)和規(guī)模各有差異，有的含水、有的導(dǎo)水、有的起阻隔地下水的作用。辛安礦前部地區(qū)地層完成性已經(jīng)破壞大部分構(gòu)造斷裂帶已經(jīng)不能起到阻隔地下水的作用，基本上都為導(dǎo)水構(gòu)造斷裂帶。

2.2.2 采掘引起的導(dǎo)水裂隙

采煤引起的導(dǎo)水裂隙包括頂板形成的裂隙和底板破壞形成的裂隙，采煤過程中形成的冒落帶和裂隙帶成為其影響范圍內(nèi)煤層頂板含水層和老空水進(jìn)入礦井的直接通道。辛安礦和周邊小煤窯的歷次突水也充分說明了這一充水通道的普遍性。

2.2.3 小煤窯隱伏井筒

辛安礦井田淺部沖溝及低洼地帶有許多隱伏古井筒，其歷史久遠(yuǎn)、位置不清，充填不可靠，雨季經(jīng)洪水沖刷后，易造成古井筒塌陷，成為地表洪水潰入井下的危險(xiǎn)通道。辛安礦也曾經(jīng)發(fā)生過因隱伏古井筒塌陷造成地表水潰入井下，造成礦井被淹的水害事故，所以隱伏古井筒，也是我們值得重視的導(dǎo)水通道。

3 治理措施分析

現(xiàn)階段淺部采空區(qū)積水是以巷道疏放的形成，來保證礦井暫時(shí)不受水害危險(xiǎn)，但長期的排水對(duì)自然環(huán)境及礦井自身的經(jīng)濟(jì)都是較大的損失。如果通過有效的治理措施減少礦井排水，對(duì)自然環(huán)境及礦井安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益都有極大裨益。

經(jīng)過上面對(duì)礦井淺部積水的研究，淺部地區(qū)采空區(qū)和含水層是主要的積水體，補(bǔ)給水源來自大氣降水；含水層和采空區(qū)之間通過補(bǔ)給通道具有了較強(qiáng)的水力聯(lián)系，水力聯(lián)系程度受采掘活動(dòng)破壞，原本沒有水力聯(lián)系的通道變的也有了水力聯(lián)系，這就形成了地下水力聯(lián)系網(wǎng)。要想減少含水層和采空區(qū)之間的水力聯(lián)系，必須封堵補(bǔ)給通道，減少補(bǔ)給源的水量補(bǔ)給，把含水層變成隔水層。

4 結(jié)語

基于礦井水害分析，辛安礦淺部地區(qū)涌水通道主要由以上幾種通道聯(lián)合構(gòu)成，礦井淺部地區(qū)在煤被采出后，形成了一個(gè)由采空區(qū)、斷層、古小窯、各含水層構(gòu)成的復(fù)雜的含水體，它們是上下連通、左右相鄰、互相補(bǔ)給、全部含水的復(fù)雜體系。

在開展礦井水文治理過程中從工序和水害防治設(shè)計(jì)考慮出發(fā)，結(jié)合注漿過程中，漿液流失對(duì)井下疏水巷道和排水系統(tǒng)的影響、注漿效果和注漿帷幕強(qiáng)度是否可以達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等，都需要準(zhǔn)備相應(yīng)的措施和應(yīng)急手段，結(jié)合現(xiàn)場分析與該文的研究，對(duì)辛安礦淺部水害治理提供一定的理論支撐。

參考文獻(xiàn)

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