兴陶矿东翼采区水害威胁分析评价

兴陶矿东翼采区水害威胁分析评价

张 兴

山西朔州平鲁区华美奥兴陶煤业有限公司 山西朔州036000

摘要：随着我矿开采面积的增加、开采深度的延伸，以及东翼采区地质、水文地质条件趋于复杂，矿井水害将成为影响我矿东部开拓安全生产的主要灾害之一，通过对东翼采区以往采掘活动进行分析研判，系统地评价了东部各充水水源对矿井今后生产的影响及威胁程度，对我矿下一步准确实施防治水技术措施具有重要指导意义。

关键词：东翼；老窑水；水害威胁；分析评价；

一、东翼采区概况

东翼采区位于我矿二水平运输大巷、二水平二采区运输大巷以东，南部与山西朔州大恒煤业有限公司相接壤，北部与大同煤矿集团圣厚源煤业有限公司相邻，东部以缓采区边界为界。分布有兴陶煤业4-1#、4-2#、9-1#炮采、连采、综采采掘活动范围以及原洪泉沟煤矿越界开采的4-1#、4-2#炮采采掘活动范围。

二、东翼采区采掘活动分布情况

原兴陶煤业有限公司于2004年12月31日建矿，由于历史发展原因形成了炮采、连采、综采等多种采煤工艺混合式的采空区。现就东翼采区原兴陶煤矿、兼并重组后山西朔州平鲁区华美奥兴陶煤业有限公司及原洪泉沟煤矿超层越界采掘情况调查分析如下：

据调查，原洪泉沟煤矿开采的4-1、4-2、9-1、9-2#煤层采煤工艺均为房柱式开采，煤柱留设较多，且开采历史较长，由于开采历史原因为典型的小窑式开采，开采极不规范，开采图纸、资料等关键性技术数据不全、不详，据调查我矿东部部分巷道已与其4-1、4-2#煤层采空区打通，我矿在掘进4-1#东大巷探巷时曾进入其内部进行了调查，其4-1、4-2#煤层形成了蛛网式的开采范围且在原兴陶煤矿和大恒煤业矿界范围内均有越界开采现象，其从西部进入兴陶煤矿最深达1000m，4-1#煤层采空区面积达0.04km2；4-2#煤层采空区面积达0.194km2。

三、东翼采区水害威胁分析评价

东翼采区所受的水害影响主要为采（古）空区积水，其次为砂岩裂隙水、构造水、钻孔水，再次为奥灰水、大气降水。

1、地表水分析评价：

根据垮落带最大高度及导水裂缝带最大高度计算，9-1#煤层产生的导水裂缝带已直达地表，王货郎沟河裂隙发育渗漏水较大对井下补给水较多，工作面回采期间应加强地表塌陷巡查发现渗、漏水情况及时回填治理避免大气降水对井下形成集中性补给。

2、含水层水分析评价：

山西组砂岩裂隙含水层主要位于下段的砂岩带，本矿井采掘揭露本组地层时矿井涌水量不大，富水性弱。太原组砂岩裂隙含水层为9#煤层直接充水含水层，含水层段主要为4-9号煤之间的砂岩体富水性较弱，但原洪泉沟煤矿东部区域为煤层露头区，露头区地层可能会接受大气降水的补给，使含水层富水性增强，从而进一步对采空区形成持续性水源补给。

东翼采区仅西南角局部区域带压属带压突水威胁区，东翼采区西南角最大突水系数为0.017MPa/m<0.06 MPa/m，且此区域未发现导水断层等地质构造，因此奥灰水对东翼采区的开拓部署威胁较小。

3、构造水分析评价：

东翼采区地质构造条件较西翼复杂，根据往年巷道揭露显示落差为10m以上断层有2条，其中F1、F6断层含水但总体水量有限，据此推断东翼采区部分断层含水，但含、导水性较差，富水性弱，对东翼采区工作面布置威胁不大。在此必须说明由于汛期地表水、含水层的补给及地下水的动态变化性，断层富水性仍有可能发生变化，东翼采区在布置工作面时应超前布置钻孔，探查其富水情况。

4、钻孔水分析评价：

白家梁深水井于2006年10月施工，水位埋深260m，2006年实测水位标高为1087m，地面标高：1347m，井深：590.12m，终孔层位奥陶系下统亮甲山组（O1）。我矿地测防治水科相关技术人员于2018年10月8日利用深水井更换损坏水泵期间，使用测绳工具测得奥灰水水位约为：1052m，实测水位较低可能与近几年对奥灰水的大规模开发有关，由于未收集到白家梁深水井见煤点资料根据水井周边采掘巷道推测水井处9-1#煤底板标高约为：1115m，9-2#煤底板标高约为：1095m，11#煤底板标高约为：1085m，据此推断东翼采区开采9#煤层不受白家梁深水井威胁，但在此必须说明由于11#煤底板标高与奥灰水水位接近，且奥灰水水位存在一定的动态变化性，东翼采区在此布置采掘活动前应按规定对水井进行注浆封闭，水文地质观测人员必须加强奥灰水水位观测，掌握奥灰水准确水位及水位波动情况，发现奥灰水水位高于采掘作业点标高一定要提前采取措施防止奥灰水进入工作面发生淹面事故。其他钻孔均为探煤层地质孔，终孔层位均为C2b、C3t，钻孔施工完毕后均按要求进行了注浆封孔，不影响我矿东翼采区的开拓布置。

5、采（古）空区积水分析评价：

根据调查资料及东翼采区采掘作业空间分布范围对相关地点积水情况分析如下：

（1）东翼采区东部区域分析评价

东翼采区东部缓采区边界为原洪泉沟煤矿古采空区，为典型的老窑式开采，分布有4-1#、4-2#、9-1#炮采采空区，采煤工艺均为房柱式开采，且开采历史较长，由于冒落裂隙发育高度已沟通顶板多层主要含水层，加之洪泉沟东部为煤层露头和风氧化带，地表大气降水会对其形成一定的补给，其东部采空区积水会对东翼采空区进行持续性补给。我矿于2016年先后在靠近此处布置了2个9-1#煤层综采工作面42301、42302，在工作面掘进及回采前针对东部和上部原洪泉沟古采空区施工了大量的探放水钻孔，疏放了大量古空积水，其中42301工作面探原洪泉沟煤矿9-1#采空区专项设计1#、2#钻场钻孔出水水量较大，且在工作面回采时钻孔仍持续出水，表明原洪泉沟煤矿9-1#煤层采空区地层水量较大，水源补给丰富；工作面探上部4-1#、4-2#煤层采空区出水较少，表明上部地层采空区整体富水性较弱。通过以往部分钻场钻探施工数据分析原洪泉煤矿调查采空区即现有图纸标定采空区位置与实际位置存在偏差，进一步说明现有图纸采空区标定范围存在异议。考虑到老窑炮采采煤工艺采空区可能为封闭空间部分区域未联通、厚煤层开采以往采煤工艺可能未沿煤层底板位置进行布置及调查图纸测点标高位置标定较少的特点，这就对其实际低洼积水点的判断造成了一定困难，使其很难准确掌握其具体实际积水位置，该区段为东翼采区开拓布置的防治水重点区域，防治水难易程度评价为较困难，水害威胁较大。

（2）东翼采区中部区域分析评价

东翼采区中部区域分布有原洪泉沟煤矿越界开采的4-2#煤层炮采采空区，此区段在东部42301工作面辅运顺槽针对上部区域施工了部分钻孔均未发现积水区，由于往年小煤窑私挖乱采及房柱式采煤工艺等的不确定性，上部采空区低洼点局部封闭空间可能存在古空积水，但整体积水量预计有限，东翼采区在此布置采掘工作面时应对其上部古采空区引起足够重视，在采掘作业前应超前并加密布置钻孔探查其积水情况，发现积水及时疏放。

（3）东翼采区北部、西部区域分析评价

东翼采区北部、西部区域为我矿往年炮采、连采、综采形成的采空区，通过老工人的叙述、密闭墙留设的放水观测孔及图纸分析基本掌握了其工作面采空区积水情况，水害威胁较小，但在此区域采掘作业时，应当及时施工钻孔对上部炮采、连采采空区进行超前探查，由于钻探施工工艺缺陷导致终孔标高以下少量积水无法正常疏放工作面回采前必须按设计要求完善工作面排水系统。需要特别说明的是，采空积水是动态变化的，随着开采面积的增加、开拓深度的延伸，对于现暂无积水的采空区也有可能积水，在临近采空区及古空区开采时，应谨慎前行，严格按照山西省老空水防治规定采取加密布孔设计。

参考文献:

[1]《煤矿防治水细则》.煤炭工业出版社，2018（7）

[2]《山西朔州平鲁区华美奥兴陶煤业有限公司煤矿生产地质报告》.山西地宝能源有限公司,2007（1）

[3]《山西朔州平鲁区华美奥兴陶煤业有限公司矿井带压开采安全性评价报告》，山西省煤炭地质水文勘查研究院，2013（12）