新维煤矿（新场井）水害及防治对策研究

新维煤矿（新场井）水害及防治对策研究

邓强 刘卫清

筠连川煤芙蓉新维煤业有限公司,四川 宜宾 645255

摘要：新维煤矿2016年开采至今已有6年的开采历史，矿区面积位于筠连县境内，矿井井田由周边煤矿将其围绕，共计9个煤矿，现均已关闭或停产，其井田区域形成的积水区将给矿井安全生产带来极大威胁，加之矿井自身采空区受区域构造影响形成的采空区积水威胁，造成新维煤矿水害防治存在较大困难。

关键词：新维煤矿、矿井水害、防治对策

引言

随着矿井的开采深度和区域不断增加，可能遇见的不同水害形式也在不断变化，防治矿井水害事故的手段也在不断更新，因此我矿针对以下水害形式，采取不同的防治手段对其防治。

1 矿井主要水害形式

1.1 地表水

矿井区河流属长江支流的南广河水系，区内无长年性地表水体和沟谷，只有镇州河自南而北流经井田东部边界，标高+385m～+405m。镇州河南向北迳流汇入南广河。河流受降雨控制，季节变化明显。暴雨期河水猛涨，雨后迅速宣泄，多属典型的山区河谷。

镇州河：流经井田东缘。发源于川滇交界之大雪山，由南向北流经洛木柔、镇州、维新至平寨汇入南广河。最大流量为343.48m3/s，最小流量为1.733m3/s，一般流量2.5m3/s，流量变化系数0.005。

虽然河溪之河床基底与可采煤层之间的含水层（带）透水性不强，并受多层隔水层阻隔，在自然状态下，河水与地下水关系不甚密切，水力联系微弱，且均为地下水补给河水，但据矿区各采区开采实践证明，当地下开采达到一定规模，地下水位受矿井排水影响而大幅度下降之后，采空区上方几乎所有溪沟的流量均显著减小甚至疏干。

1.2 周边煤矿分布及空区积水

新维煤矿周边共有9个周边煤矿，其中8个已停产关闭，仅新田煤矿处于停产未封闭状态，现矿井生产水平周边煤矿空区均处于低位，周边煤矿积水威胁的区域为新场井二水平靠近金鑫煤矿、刘家祠煤矿、68煤矿区域，且这些矿井关闭前均存在水平下山开采，因此，其开采区域内将积存大量采空区积水，对邻近的采掘作业将形成水害威胁。

1.3 矿井采空区积水

新维煤矿现生产区域主要集中在新街向斜南翼两翼，而新街向斜南翼与大岚田背斜的一翼煤层分别向西北方向倾斜，倾角在15～45°，因此，新场井的二水平东西面进行采掘活动时，一水平低于+430m标高的采空区及部分巷道将形成积水区，对邻近区域及同煤层的采掘作业带来水害威胁。

2 矿井充水因素及充水方式

2.1 矿井充水的水源

新场井北起于观音坳、楼房沟一带，南以F1、F2断层为界并止于桃子坡、龙家山一带，东至镇州河谷，西以新街向斜轴为界，面积12.0478km2。区内构造形态以大岚田～龙洞寺宽缓倾伏背斜为主体，并伴生有与主背斜轴向一致的次级小褶曲。地层基本走向N50º E，倾向NW，倾角一般5～30º。地形与构造形态一致。三叠系飞仙关组裂隙含水层沿背斜轴及翼部大面积出露，铜街子、嘉陵江岩溶含水层仅在背斜西翼、新街向斜核部及井田北部出露，宣威组、玄武岩裂隙含水层在井田南、东露头区有少部分出露。区内无长年性地表水体和沟谷，只有镇州河自南而北流经井田东部边界，标高+385m～+405m。

据地下水动态长期观测，各含水层的涌水量和水位峰值出现在8～9月，1～2月最枯，P2X2与T1f1在丰、枯水两季，其涌水量变化幅度一般为5～10倍，水位升降幅度4.57～9.76米。据水化学分析，上述基岩裂隙水的化学特征是总矿化度均小于0.5g/L，阴离子以HCO3· CO3-为主，次为SO4·CO3-，阳离子以K+Na为主，反映了地下水淋滤基岩的时间不长，作用不明显，补给水源近。由此证明，矿井各含水层地下水的补给水源主要是大气降水，因此，矿井涌水量变化具明显“气象型”特征。

2.2 矿井充水方式

矿井充水方式以顶板裂隙水均匀渗透及滴水、淋水为主，局部张性断裂处可出现线状水流或涓流。

由于煤层开采，顶板冒落，上覆岩层的完整性遭受破坏，飞仙关组地层的地下水以及地面泉点、溪沟水流均可能通过构造断裂、采动裂隙进入矿井。

当采掘工程揭露水体或强含水层附近的较大导水断裂时，当采掘工程临近积水老空时，突水因素是存在的。

3 防治对策

3.1 加强煤矿水文地质调查

3.1.1 组织矿山水害防治专业技术人员对全国已发生的水害事故类型进行全面调查。在总结和研究本地区水害隐患特征和防治技术手段的基础上，结合新维矿井目前具体情况，制定出有针对性及可操作性的防治水措施。

3.1.2 开展矿井水文地质调查工作，对煤系地层相邻的含水层，地质构造的水文地质特征，小煤矿、采空区的分布范围和积水情况，地表水系分布等相关资料进行实地调查，编制完善水文地质图件、台账，结合相关水文地质资料开展综合分析，查明矿井水患形式、威胁程度及影响范围，划定出威胁区域。

3.2 制定防治措施

完成水患资料收集及调查后，结合相关资料，展开水文地质及防治水工作综合分析，查找区内存在的主要水害，并在相关图件上标明准确位置，划定出积水线、探水线、警戒线，并按查明的水患，结合《煤矿防治水细则》等相关规定编制防治水方案。

3.2.1 物探和钻探手段

物探是使用瞬变电磁仪于地面或井下设置通以一定波形电流的发射线圈，从而在其周围空间产生一次磁场，并在地下导电岩矿体中产生感应电流。断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减。衰减过程一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小;而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征，所发射线框和接收线框分别为匝数不等、且完全分离两个独立线框，以便与地下（前方）异常体产生最佳偶合响应。

钻探是根据物探结果设计针对性的钻孔对异常体进行验证，达到施工区域一定范围的安全可靠，并预防水害威胁的目的。

3.2.2 防隔水煤（岩）柱留设

结合矿井存在的主要水患形式，根据《煤矿防治水细则》及《煤矿安全规程》等相关规定，结合编制矿井《防隔水煤（岩）柱设计》，合理留设防隔水煤（岩）柱，并严禁在隔水煤（岩）柱区域内进行采掘活动。

3.2.3 地表水

针对地表河（溪）流下采煤的问题，采取与科研院校合作，制定专门的开采方案，根据本矿地表河为季节性河（溪）流的情况，进行错峰开采（即避开雨季，枯水季节开采），同时利用采高控制和减少开采层数等方式来控制垮塌裂隙带高度的原理，合理规划工作面区域的采煤高度及开采层数，从而避免采动裂隙高度导通地表水河（溪）等，有效避免地表河（溪）给煤炭开采带来的水害威胁。

3.2.4 周边煤矿积水

一是根据定期和不定期的按相关规定要求，对周边煤矿进行调查核实，掌握了其积水量、积水面积、最低开采标高及开采范围，结合其它已掌握的资料，开展地测防治水综合分析，划定水害威胁区域，在采掘工程平面图上标出三线位置；二是根据调查资料，结合矿井未来采掘部署，按《防治水细则》及《煤矿安全规程》等相关规定，合理留设防隔水煤（岩）柱；三是靠近水害威胁区域的掘进工作面，采取物探与钻探相互验证的防治水安全技术措施及手段，合理的规划、避让、防治水害威胁区域。

3.2.5本矿采空积水

一是针对局部倾斜巷道的积水问题，采取在相邻巷道内施工放水孔，疏放采空区积水，将之引排至现有排水系统内；二是优化现有排水系统，针对二水平采掘活动设计施工一条专用排水巷及水仓，然后利用千米钻机或定向钻机对采空区进行疏放水卸压。

3.3 加强职工防治水培训教育工作

加强员工的培训、教育，增强防治水安全意识，让一线职工达到应知应会，具有防治水的意识。

4．结束语

新维矿井主要水害隐患为老空积水、自身采空区积水及地表水3种类型，在收集掌握我矿水文地质的相关基础资料，结合相关资料，开展防治水综合分析，查明存在的水害隐患，制定有针对性的防治水措施，增添探放水水段，能有效防止矿井水害事故的发生。

参考文献：

[1]川南煤田筠连矿区新场井田精查地质报告Geological Survey Report on Xinchang Mine Field in Junlian Mining Area, South Sichuan Coalfield

[2]新维矿井（新场井）隐蔽致灾因素普查报告Survey Report on Hidden Disaster Factors in Xinwei Mine (Xinchang Mine) 

[3]煤矿防治水细则Detailed Rules for Water Prevention and Control in Coal Mines