煤矿水害及防治分析

煤矿水害及防治分析

屯兰矿煤层开采面临的水害有大气降水、地表水、地下水、老空水，其中地下水包括山西组砂岩含水层、太原组灰岩含水层及奥灰含水层，主要水害为奥灰水和老空水。采掘工作面坚持采取“有掘必探、有采必探”措施，可有效预防水害事故的发生。

标签：煤矿水害；防治；有掘必探；排水系统

屯兰矿位于古交矿区的西部，面积73.34km2，2005年批准核定生产能力为500万t/a。主要可采煤层为2、4、8、9号煤，现开采2、8号煤，采用斜井立井综合开拓方式。按照《煤矿防治水规定》矿井水文地质类型划分原则，屯兰矿山西组2、4号煤层矿井水文地质类型为中等，太原组8、9号煤层矿井水文地质类型为复杂。

1 矿井水害类型分析

屯兰矿煤层开采面临的水害有大气降水、地表水、地下水、老空水，其中地下水包括山西组砂岩含水层、太原组灰岩含水层及奥灰含水层，下面就以上水害进行分析：

1.1 大气降水、地表水

根据矿井钻孔资料，屯兰矿全矿盖山厚度为127～600米，北一盘区部分区段稍薄，最小也在127m以上，煤层回采后顶板冒裂带一般不会与地表沟通，大气降水及地表水对煤层回采一般不会造成直接影响。

1.2 山西组砂岩含水层

该含水层为上组煤层开采直接充水水源，含水层除了在褶曲的轴部岩层裂隙比较发育、水量相对集中外，富水性整体相对较弱，连通性较差，该含水层对上组煤层开采影响不大。

1.3 太原组灰岩含水层

該含水层为下组煤层开采直接充水水源，含水层除了在褶曲轴部可能相对富水外，整体富水相对较弱，该含水层对下组煤层开采影响不大。

1.4 奥灰含水层

屯兰矿为全区带压开采矿井，奥灰水静水位标高830-890米，现生产采区2号煤、8号煤底板标高分别为620～900米、630～860米。2号煤层隔水层厚度为160m，8号煤层隔水层厚度为90m。目前矿井所承受的最大水压为2.5MPa，

突水系数最大为0.041MPa/m，正常情况下，在完整底板情况下奥灰水对煤层开采不会造成威胁，但矿井存在导水断层、导水陷落柱、封闭不良的钻孔等导水通道，可将奥灰水引入矿井，造成透水事故。2010年3月1日，骆驼山煤矿透水事故，透水水源为奥灰水，导水通道为底板隐伏陷落柱，最大涌水量约6万m3/h。奥灰水由于其水量丰富，屯兰矿又为全区带压开采，所以可形象把带压开采比喻成水库下开采，一旦误揭导水通道，后果不堪设想。

1.5 老空水

2 矿井水害的防治

防治奥灰水害主要是预防误揭导水通道，防治老空水主要是探放积水，以下就防治奥灰水及老空区的具体措施进行研究。

2.1 采掘工作面严格执行“有掘必探，有采必探”措施

所有采掘工作面坚持“有掘必探、有采必探”的原则，做到“物探先行、钻探验证、化探跟进”。开掘工作面使用瑞利波和瞬变电磁进行超前物探，回采工作面全部进行坑透，确定出地质异常体，使用专用探放水钻机对物探及坑透成果进行验证，并对工作面及钻孔涌水及时进行水质化验，确定充水水源，对赋水区采取注浆加固或留设防水煤柱等措施，消除水害威胁后，方可继续施工。开掘工作面超前探测深度为90米，允许掘进距离为60米，留设30米的超前距。

受老空水威胁的采掘工作面，施工前必须探放老空水，待老空水疏放完毕后，方可进行采掘作业。

2.2 矿井抵御水害措施

2.2.1 矿井中央排水系统的建立。井底车场中央水仓容量3600m3，有两个主仓和一个副仓，配备有离心泵5台，2台工作水泵，2台备用，1台检修，水泵型号D280-43×7，单泵排水量Q=280m3/h，扬程H=301m，功率355kw，φ273排水管路一趟，φ219排水管路一趟，至地面污水处理厂。矿井正常涌水量245m3/h，最大涌水量300m3/h，每年进行一次联合排水试验，2013年联合排水能力为616m3/h。工作和备用水泵的总能力，能够在20h内排出矿井24h的最大涌水量。

2.2.2 屯兰矿属带压开采矿井，在已有的中央排水系统的基础上，建立了强排水系统。强排水系统位于副斜井底中央水仓旁，由水仓通道与中央水仓相联。安装2台BQ550-383/10-900/W-S（6kv）型矿用隔爆型潜水排沙电泵，两趟φ325排水管合并于管道井φ426排水管，排水垂高269.7米，单台水泵流量为550m3/h，扬程为383m，功率为900KW，电压为6KV。地面在主斜井井口附近设应急强排配电室，采用地面控制。

2.2.3 屯兰矿属带压开采矿井，在矿井车场修建了防水闸门。分别在南二轨

道大巷、南二胶带机巷、西翼轨道大巷、西翼胶带机巷、东翼轨道大巷、东翼胶带机巷、东翼回风巷、794瓦斯抽采措施巷修建了防水闸门，共9道，并对其进行了壁后注浆，实现了各盘区的相互隔离，某一盘区一旦突水，可使其他盘区、井底车场及中央水泵房不受其影响。

2.2.4 每年4月29日，组织全矿井下职工进行一次水害应急救援演习，井下职工全部按避水灾路线升井，地面各单位相互协调，组织救援，以提高矿井抵抗水灾的能力。

3 结束语

通过对屯兰矿水文地质条件的研究分析，威胁屯兰矿煤层开采的主要水害为奥灰水和老空水。采掘工作面坚持采取“有掘必探、有采必探”措施，可预防误揭导水通道；受老空水威胁的地点，提前对老空水进行探放，待水头降至安全水头以下时，方可进行采掘活动。截止2012年底，屯兰矿尚未误揭一个导水通道，累计探放老空水约80万m3/h，有效预防了重大水害事故的发生，减少了水害事故对矿井造成的不利影响。

参考文献

[1]王启云.矿井防治水工作研究[J].煤炭技术，2010，29（1）.

[2]陈美智.周桂铨煤矿水害事故分析及其防治技术[J].西部探矿工程，2012，24（3）.

[3]孙俊鹏.煤矿水害类型、原因及治理方向探讨[J].内蒙古煤炭经济，2012（11）.

作者简介：赵金龙（1984-），男，山西河津人，2008年毕业于河北工程大学，水文与水资源工程，助理工程师，主要从事企业防治水工作。