临近废弃矿井老空水害综合探查及高效治理技术研究

临近废弃矿井老空水害综合探查及高效治理技术研究

王嘉麟

河南能源义煤公司义络煤业地测科

摘要：李沟矿为义络煤业西邻矿井，西李沟河沿煤层走向横穿李沟矿，李沟矿浅部老窑分布众多，由于受老窑的采掘破坏，造成西李沟河部分河段产生渗漏，历史上曾造成李沟淹井。李沟矿关闭后，随着积水水位逐渐上升，其积水可能通过小煤窑渗入义络煤业；为防止发生水害事故、减少矿井排水费用、提升片区河网水系面貌及防洪排涝能力及进一步开展生态环境恢复治理，对李沟河进行渗漏区综合探查及治理研究意义重大。

关键字：渗漏；积水；探查

一、河道概况

李沟河（包括东、西李沟），呈近南北向穿越井田，为区内主干河谷。井田以北为宽缓的洛河平原，为本区侵蚀基准面，海拔高程+190m，低于井田标高20～230m，大气降水径流和排泄条件良好。河谷区沿李沟河呈条状分布，河床及河漫滩地层由砂、砾、卵石组成，含有黏性土，上游窄，下游宽阔，河床砂砾石厚度约为10～17m。

一级阶地沿主河槽两侧分布，宽度从10m～数十米，与河漫滩成陡坎接触，高出河漫滩0.5～3m，上为厚0～3.0m左右的褐色低液限黏土，下为砂砾石，地面向河床倾斜，为农作物的良好地区。 同时还有一些人工倾倒的建筑垃圾、开矿毛石和堆放煤炭的平台沿河分布条带状分布，宽度、长度不等。

二、李沟老空积水对义络煤业影响情况

李沟矿以甄家门断层为界与义络矿井相邻，该矿水文地质类型中等，矿井正常涌水量253m³/h，最大涌水量400m³/h，该矿于2020年10月28日拆泵，11月30日井口封填闭坑，井下涌水无法排出，随着李沟矿关闭水位上升，其矿井积水将对义络矿起重要充水作用，李沟老空水将成为义络矿的主要充水水源之一。经调查，义络与李沟两矿边界煤柱+50m以上已被小煤矿破坏。李沟煤矿一水平（高程+25m）开始充水后，老空水将沿采空区等通道涌入义络煤业；由于煤柱仍具隔水作用或隔水作用变差而致径流不畅，随着老空水位持续上升，已受破坏的薄弱煤柱承受压力增大而突破其承受能力，危及义络煤矿二水平、三水平安全（排水系统改造前），因此经综合安全分析研判主动开启二水平沈李大巷原有水闸墙闸阀控水，防止李沟老空水位持续上涨，造成不可控的水害威胁。

三、水害综合探查及高效治理技术方案制定

2021年9月12日23点10分李沟老空水流入义络，出水时李沟水位高程为+30.71m，初始水量为60m³/h，针对义络煤业二水平沈李大巷水闸墙闸阀出水状况，为防止雨季降雨影响，西李沟河渗漏量增加，井下水量突增，造成水灾事故，推进防治水工作从过程治理向源头预防、局部治理向区域治理、井下治理向井上下结合治理的理念，经研究，制定了地表西李沟河河道综合物探探查及高效治理技术研究。

地表西李沟河河道综合物探探查及高效治理技术研究

在全面收集和分析李沟矿区以往地质、水文地质资料、老窑调查资料、矿井生产揭露水文地质特征的基础上，首先编制科学合理的物探施工方案；再严格按照方案设计、质量要求、行业标准开展地面调查工作、综合物探数据采集工作；根据瞬变电磁法成果按照相对视电阻率变化在断面与切片上初步圈定低阻异常区域；根据高密度电法成果按照相对视电阻率变化在断面上初步圈定电性异常区域；根据地质雷达成果圈定岩性界面异常变化区域；最终结合地质资料进行全局解释，圈定河道渗漏区域。

1、工程布置情况

根据李沟地形地质情况结合地质任务要求，瞬变电磁测线布置方向为沿河道近南北向。本次勘探施工区域0.61km2，瞬变电磁测线按照20m线距进行排列，点距20m。另外在李沟矿废弃主副竖井周边布设4条测线，点距20m。

在河道及周边小窑分布密集区（主要渗漏区）采用高密度电法进行重点探测，在河道及左右周边沿河道近南北向布设9条测线。

在河道内布置6条地质雷达测线，宽阔段沿左右各1条，狭长处沿河道中线1条，加强浅部及重点区域探测精度。

本次物探工作瞬变电磁法试验点15个，检查点180个，基本物理测点1767个，测线合计39条，总计物理点1962个。高密度电法共布设9条测线，线距40~60m，总长度10.2km；地质雷达测线总长5.5km。工程布设如图1-1。

2、综合成果解释

2022年4月25日至6月10日，义络煤业组织物探及地质勘探，地质勘探总长度4000m，其中东李沟河段200m，西李沟河段2900m，李沟河段900m。其中瞬变电磁完成勘探面积0.61km2、测线39条，完成基本物理测点1767个；高密度电法完成测线9条，测线总长度10.2km；地质雷达完成测线6条，测线总长5.5km。完成李沟河水文地质调查野外工作，调查面积6.84km2。

物探分析成果数据图、表初步渗漏段圈定范围共计6处，1192m：（1）李沟矿门口公路桥下向南约322m长河道段；（2）三里庙村东段河道长90m；（3）马庄学校北60m段河道；（4）马庄学校南240m河道；（5）八孔窑村东南400m段河道；（6）原李沟矿南三风井附近80m河道。

四、针对李沟河道治理渗漏区域初步方案

（一）河道主要渗漏段情况

1号渗漏段：李沟矿正门口大桥下向南段，河道开阔，一侧为李沟矿围墙，一侧为土坎、耕种地，目前河道平整、无障碍物，水体主要向下渗漏。重点为河道底部治理。

2号渗漏段：向斜轴部南，裂隙发育区，河道较为狭长，已平整，无堤案，勘探期间无水干燥。重点方向为河道拓宽、河床加固、防渗。

3、4号渗漏段：河道开阔，小窑密集，马庄小学前后段，平整，一侧山体，一侧马路土坎、耕地，山体侧有较少段、较矮石堤，弯曲段由于河水冲刷山体陡峭。重点为山体滑坡隐患治理，河道底部治理。

5号渗漏段：河道狭长，一侧部分有较矮石堤，两侧多为山体、耕地土坎，河道内出露砾石较多，较为崎岖，勘探期内河水较少。主要治理方向为疏通、加宽，河道底部治理、山体边坡稳固。

6号渗漏段：原李沟矿风井周围段，小窑密集，河道狭长，周边为山体斜坡及耕地土坎，主要治理方向为疏通、加固边坡、底部治理。

五、结论

对老空水的水源和积水成因进行了综合分析和探讨，确定了矿井防治李沟老空水水害治理技术方案，后期根据物探综合分析结论及治理方案，对西李沟河河道渗漏区域进行治理，能够从水害防治的源头减小井下水源渗漏补给，从而减小义络煤业矿井涌水量的排放工作，达到综合治理的效果。在以后的防治水治理工作中，为其他受临近老空水威胁的矿井治理老空水工作提供借鉴。

六、结束语

水文地质调查技术历经半个多世纪的系统发展，从传统的水文地质地面勘查（察），到数值解析计算、同位素示踪、综合物探技术手段等技术方法的相继引入，已经形成了较为完善的技术方法体系，并积累了丰富的实践应用经验，对地下水系统的客观认识和矿井应对地下水治理能力显著增强。但随之煤矿开采深度的增加，水害事故作为煤矿主要灾害之一仍时有发生。所以，我们应结合煤矿实际情况制定一系列防治措施，进一步完善煤矿防治水工作，时刻牢记预防重大水灾事故的发生，仍然是摆在我们面前的一个重要课题。

参考文献

[1]张人权，梁杏，靳孟贵.水文地质学基础[M].7版.北京：地质出版社，2018.

[2]陈梦熊.现代水文地质学的演变与发展[J].水文地质工程地质，1993，20(3)：1-2.

[3]西安地质学院.水文地质物探方法[M].北京：地质出版社，1981.