浅谈矿井水害防治对策:矿井水害

　　引言：上京矿区现有四对生产矿井，开采有上京井田、永丰井田、后洋井田、龙头坑井田、小华井田等，井田总面积为26，87平方公里。多年来，由于历史的原因，受小窑的无序开采，井田部分地表覆盖层、大矿的保安煤柱受到破坏，并在井田中留下了采空区、独头下山及地表裂隙带，加上管理混乱、技术水平不高，技术资料不健全，给大矿的正常安全生产留下了较大的安全隐患。下面以上京矿区为例，通过对矿井的水害防治工作进行总结。探索出一套矿井水害防治对策。
　　
　　1、矿区井田的水窖因素分析
　　
　　1.1　矿井充水因素
　　1.1.1　大气降水：大气降水是本矿区地下水的主要补给来源，也是矿坑充水的主要因素。根据生产技术部门现场实测，在矿坑涌水量与降水量关系中，涌水量曲线与降水量曲线趋势基本一致，雨季和旱季出现的“峰”与“谷”界线清楚。
　　1.1.2　二叠系下统童子岩组细砂岩裂隙承压水：童子岩组地层是井巷工程揭露的主要地层，其细砂岩裂隙承压水含水层大多数是煤层的顶底板，当井巷工程揭露细砂岩含水层时，含水层中的地下水就会进八巷道，成为矿坑充水的直接因素。
　　1.1.3　断层对矿坑充水的影响：矿井导水和局部导水断层的导水性弱一极弱，断层破碎带中的水会补给童子岩组细砂岩含水层，成为矿坑充水因素。局部断层破碎带中仍储存了一部分地下水，当井巷工程揭露时会突入巷道，但突水时间短，水量少，除永丰东井田F2导水断层外。井巷工程未发现导水性较强的充水断层，对矿坑充水影响不大。
　　1.2　矿区井田水患情况：随着矿区井田地表小煤开采后采空区的增多及垮塌，矿区井田与地表小煤连通多，有些采空区通地表，暴雨或连续降雨后，经渗水通道流入井下，井下涌水量明显增大。如仙亭矿第一水平(＋500m)正常涌水量最大为461.7m3／H，最小为128.64m3／H，平均为294.79m3／H，但连续暴雨涌水量最大为正常涌水量的2倍以上。同时，由于地表水的渗入，导致井田内部分采空区及独头下山积水，形成水患。
　　
　　2、矿井水害防治对策
　　
　　2.1　技术基础工作
　　2.1.1　合理进行开拓与开采。矿井应慎重选择井巷位置，力求避免穿过强含水层和大型断裂破碎带，距离高压含水层要有足够的安全煤柱，井底车场要设置水仓及排水设备，满足矿井最大涌水量的排水要求。
　　2.1.2　矿井日常的水文地质基础工作。一是要建立完善矿井水文地质基础资料和图纸，为防治水工作提供技术保障。①建立各类水文地质台账与资料：矿井涌水量水文观测成果台账；气象资料台账；地表水文观测成果台账；矿井突水点卡或台帐；封闭不良的钻孔台帐；井下水文地质钻孔台帐；其它如地表小煤巡查记录表；矿井防治水工作文件、方案、总结、预案措施等。②应，建立和备有水文地质图纸：矿井水文地质图；水文地质柱状图：水文地质剖面图；矿井充水性图；矿井涌水量与各种相关因素动态曲线图；矿井防治水系统图等。二是要重视水文地质的日常业务，为防治水工作提供参数与依据：①气象资料的收集工作。收集的内容主要有降雨量与蒸发量；关注雨季气候变化情况，及时掌握雨季气象动态。②老窑与小煤开采的调查及资料收集。重点调查和掌握矿区范围内现在正在开采的小煤和废弃的老窑情况。并在图上准确标出小煤硐和老窑的位置、范围、开采情况、开采年限、积水情况、隔离煤柱留设、与大矿的空间关系等。③矿井涌水量观测工作。矿井要在主要采区、主要大巷和石门点分水平、分采区设站进行观测，并设立永久性观测站，一般每月观测1-3次，雨季期间观测次数要增加2-3次，并建立观测台帐。对新揭露的出水点和溃入性涌水点，要增加观测次数和观测时间。以掌握水量变化情况，并建立观测台帐。④各矿井下山水患、汛期的主要涌水点、防治水或“三防”设施必须在矿井充水性图上标出。
　　2.1.3　按规定留设矿井水平隔水煤柱。确定水平隔水煤柱的尺寸，是一个复杂的问题，要按照《矿井水文地质规程》要求，依据不同情况，选用水文条件相似的经验数据，作为设计水平隔水煤柱尺寸，有效防止上水平水渗入下水平。
　　2.1.4　认真做好地表小窑的调查。各矿井应根据地质资料及现场调查相结合、询问老同志与现场调查相结合的办法做好矿区范围内的小窑调查、测量及填图工作，通过地表小窑的调查。查找地表水渗入井下的通道。同时，及时采取措施，堵住泄水通道，防止地表水渗入井下。
　　2.2　地表水害防治
　　2.2.1　抓好地表防治水工程的日常检查及清理维护。矿井应按照矿界范围做好矿井辖区内的日常检查及清理维护工作，特别是在雨季前要检查地表排水沟及拦洪坝、排水涵硐等防洪设施，通过地面防治水设施，防止或减少大气降水和地表水渗入井下，它是保证矿井安全生产的第一道防线。
　　2.2.2　充填地表裂隙带和泄水通道。地表小窑的无序开采破坏了部分地表覆盖层及保安煤柱，形成井田地表的缝隙带，极易成为雨水或地表水渗入井下的通道。因此。要加强地表裂隙带的治理。其主要方法：①填塞塌陷裂缝。可沿缝挖沟，深度为0.4～0.8m，裂缝边缘两侧各宽0.3～0.5m，缝内填入石块或片石，上部用3:7的灰土(灰砂比为3:7)填塞夯实。②填堵塌陷坑。回填塌陷坑一般应在导水塌陷坑底部，先用废钢管、废钢轨或废钢丝绳作骨架，将足够的树木、草束等投入坑内，再连续投入砂包及片石，z再用大量石块进行填堵，最后在石块上部用水泥浆砌片石、再用3:7的灰土(灰砂比为3:7)夯实，堵住水流的通道，减少地表塌陷区渗水。如上京矿区的小华煤矿通过采用填塞地表裂缝带，极大地减少了地表水渗入井下。
　　2.2.3　修筑地表防排水设施。为了减少地表水及第四系潜水对矿井充水层的补给，可在地表漏水地段采用C20砼水泥砌筑不透水的引水沟。当矿区地表水渗漏范围很大，利用上述堵水方法难以奏效时，则可考虑将水流改道，用人工挖掘新水沟，将地表水引到正常排水系统。
　　2.3　井下水害防治
　　2.3.1　加强井下防排水设施的日常检查及清理维护。矿井每年雨季前应对并下所有的防排水设施进行一次大检查，对井下所有的排水沟、水仓进行清理，保证水沟畅通，水仓达到应有的容量。同时，雨季期间每周组织一次巡查，并且采取措施认真进行堵截疏等措施，尽可能将上部的矿坑水从主平硐排出，无法从主平硐排出应尽量通过水平隔水煤柱，把矿坑水引入井底水仓经中央泵排出地面，使它不渗入下水平。
　　2.3.2　做好采掘工作面的探放水。在矿区井田范围内，可能有充水的小窑老空、独头下山，当矿井进行老区复采，采掘工作面接近这些水体时，可能造成井下突水事故。因此，在生产过程中应在积水区外推60米定为探水线，并坚持“有疑必探，先探后掘，先探后采”的井下探放水原则。
　　2.3.2.1　探放水主要技术参数。①超前距：当巷道掘进到探水线时，在实际工作中很难一次就能探到老空积水，一般要坚持探水和掘进相结合，探后再掘，掘后再探，循环进行作业。在这一过程中，探水钻孔的终孔位置应始终保持超前巷道一段距离。超前距的数量应根据煤(岩)性质、煤层厚度、水压等参数经计算获得，其计算公式如下：
　　a――超前距(米)；
　　L――巷道的跨度(宽或高取其大者)(米)；
　　P――水头压力(公斤／厘米2)；
　　KP――煤柱的抗张强度(公斤／厘米2)。
　　根据煤层厚度、煤层硬度及煤层顶底板情况以及现场的实践经验，一般中厚煤层超前距不少于20m，而薄煤层可以适当缩短，最低不小于8m。②帮距：巷道迎头的探水钻孔。向前方成放射状布置，一般不少于3个，中心眼到外斜眼的距离一般为20m。③钻孔密度：钻孔密度视老巷尺寸而定，一般不超过3m。
　　2.4　制度保证措施
　　2.4.1　健全矿井防治水工作责任制。矿长是矿井防治水工作的第一责任人，矿总工程师是矿井防治水技术管理工作的主要责任人。同时，明确矿井相关管理人员日常的防治水工作职责，责任到人，并把工作的成效作为相关人员的年终绩效考核的一项内容，提高相关人员的工作责任心和工作质量。
　　2.4.2　加强矿井排水系统的日常检查维护。矿井每月应认真组织一次对全矿排水系统进行检查，对存在的供电、设备及管路问题及时进行整改。同时，每年应进行一次矿区联合排水试验，确保排水供电系统完好；认真做好地面及井下的防洪材料库的防洪抢险物资储备。
　　2.4.3　建立矿井联合防治水工作制度。相邻的矿井应相互协作，共同参与，发现险情及时通报，共享矿井防治水技术资料，共同防治矿井水害。
　　
　　3、结束语
　　
　　矿井水窖防治工作是一个多专业、多部门、多单位相互配合的工作，在扎实抓好以上四个方面的工作外，还要不断地进行分析、研究和总结，找出适合矿井水害防治的具体对策，并付诸实施，防止水害事故的发生。
　　
　　(编辑／陈志华)