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［摘要］水文地質(zhì)條件對(duì)礦井開(kāi)采有著較大的影響，特別是隨著開(kāi)采深度的不斷增加，礦井面臨的水文地質(zhì)條件有了較大的變化，各種類型的水害也相對(duì)較多，嚴(yán)重威脅了煤礦的正常開(kāi)采。以莒山煤礦水文地質(zhì)條件及水害防治為研究對(duì)象，分析了礦井開(kāi)采后水文地質(zhì)特征，并針對(duì)性地提出了礦井開(kāi)采后充水因素及防治水措施。

［關(guān)鍵詞］礦井開(kāi)采；水文地質(zhì)特征；水害防治；技術(shù)；研究

0引言

雖然我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)一直處于調(diào)整狀態(tài)，但是煤炭資源作為我國(guó)戰(zhàn)略性安全能源的地位并沒(méi)有發(fā)生變化，因此，全面提升煤礦開(kāi)采的安全性依然是重中之重。水文地質(zhì)條件對(duì)整個(gè)煤礦的開(kāi)采有著非常重要的影響，隨著開(kāi)采深度的不斷增加，水害對(duì)煤礦開(kāi)采的影響越來(lái)越大。因此，對(duì)礦井開(kāi)采后的水文地質(zhì)特征及水害防治技術(shù)進(jìn)行分析有著重要的意義。

1工程概況

蘭花集團(tuán)莒山煤礦開(kāi)采的地質(zhì)條件屬于石炭二疊紀(jì)煤田。整個(gè)井田整體表現(xiàn)為一單斜構(gòu)造，走向?yàn)榻鼥|西方向，地層整體較為平緩，在井田的中部整個(gè)地層表現(xiàn)出較為陡峭的情況。煤礦井下開(kāi)采有多個(gè)工作面，在工作面開(kāi)采之后，對(duì)整個(gè)井田的地質(zhì)構(gòu)造帶來(lái)了較大的影響。為了更好地保證莒山煤礦開(kāi)采的安全性，對(duì)莒山煤礦水文地質(zhì)特征、充水因素及防治水措施進(jìn)行分析較為關(guān)鍵［1］。

2礦井開(kāi)采后水文地質(zhì)特征

2.1主要含水層分析

從該煤礦地質(zhì)構(gòu)造來(lái)看，奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組灰?guī)r巖溶裂隙含水層主要有白云灰質(zhì)巖、石灰?guī)r等，這類巖石含量相對(duì)較大，巖溶裂隙整體較為發(fā)育；從巖層的整體情況來(lái)看，其中有較多的溶洞、溶蝕裂隙及溶孔等；從本次打鉆的情況來(lái)看，在打鉆到馬家溝地層后，出現(xiàn)了不同程度的不返漿、大漏問(wèn)題。鉆孔大漏層段情況如表1所示。通過(guò)本次鉆孔抽放水試驗(yàn)來(lái)看，在當(dāng)前煤礦開(kāi)采過(guò)程中，含水層涌水量達(dá)到了0.36L/（s·m），礦井整體富水性屬于中等強(qiáng)度。

2.2主要隔水層分析

本次對(duì)該煤礦的水文地質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)，井田內(nèi)所有的含水層之間均有著厚度相對(duì)穩(wěn)定的砂質(zhì)泥巖、泥巖等，整體發(fā)育相對(duì)較大，可以起到明顯的隔水作用。從當(dāng)前該礦主要開(kāi)采的3#、9#、15#煤層來(lái)看，對(duì)整個(gè)煤層開(kāi)采產(chǎn)生較大影響的主要是正在進(jìn)行的3#煤層開(kāi)采，該煤層頂板二疊系砂巖中存在含水層，在9#、15#煤層之間的太原組中也存在灰?guī)r含水層，同時(shí)，在探測(cè)中也發(fā)現(xiàn)，在15#煤層底板中也存在含水層，屬于奧陶系巖溶含水層［2］。

3礦井開(kāi)采后充水因素及防治水措施

3.1礦井開(kāi)采后的充水因素

礦井開(kāi)采后的充水因素主要是地質(zhì)構(gòu)造因素。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，地質(zhì)構(gòu)造因素是對(duì)礦床開(kāi)采有較大影響的因素，尤其是斷層落差相對(duì)較大或者陷落柱的規(guī)模相對(duì)較大時(shí)，對(duì)地層整體完整性有著較大的影響，對(duì)隔水層段的連續(xù)性也會(huì)產(chǎn)生較大的影響。①斷層因素。在井下開(kāi)采時(shí)，回采工作面、掘進(jìn)工作面共揭露超過(guò)了250條斷層，其中有15條逆斷層，其余的全部是正斷層。這中間有2條落差超過(guò)了10m，剩余斷層的落差均相對(duì)較小。由于斷層延伸量相對(duì)較小，已經(jīng)揭露出的斷層多數(shù)水量相對(duì)較小，很多沒(méi)有水存在。②陷落柱因素。從煤礦開(kāi)采情況來(lái)看，陷落柱非常容易導(dǎo)通含水層與回采工作面，是工作面回采過(guò)程中的最大影響因素。從地質(zhì)條件來(lái)看，陷落柱發(fā)育較為明顯，回采工作面、掘進(jìn)巷道揭露的陷落柱數(shù)量已經(jīng)超過(guò)170個(gè)，但陷落柱規(guī)模較小，多數(shù)表現(xiàn)出弱導(dǎo)水或者為不導(dǎo)水，對(duì)開(kāi)采影響較小。為了更好地掌握工作面開(kāi)采情況，對(duì)整體的水文地質(zhì)進(jìn)行了綜合分析，煤層傾角在10°范圍內(nèi)的，設(shè)計(jì)采用一次采全高開(kāi)采。從當(dāng)前開(kāi)采的3#、9#、15#煤層情況來(lái)看，3層煤的厚度分別為4.75、5.79、7.33m；從煤層地質(zhì)情況來(lái)看，3#和9#煤層頂板巖性屬于砂巖、泥巖，15#煤層主要為砂巖、石灰?guī)r。通過(guò)計(jì)算得到，3#、9#、15#煤層在開(kāi)采時(shí)，最大冒落高度分別為19、23、36m，頂板最大導(dǎo)水裂隙帶高度分別為72、87、175m。通過(guò)將上述數(shù)據(jù)與煤層之間的距離進(jìn)行對(duì)比可以得到，在開(kāi)采3#煤層時(shí)，導(dǎo)水裂隙帶能夠?qū)8、K9砂巖導(dǎo)通；在開(kāi)采9#煤層時(shí)，可以將3#煤層采空區(qū)導(dǎo)通；在開(kāi)采15#煤層時(shí)，可以將上述2層煤的采空區(qū)全部導(dǎo)通。

3.2加大煤礦地下探放水工作力度

在煤層開(kāi)采過(guò)程中，嚴(yán)格落實(shí)工作面回采防治水工作要求，提前做好地下水探放工作，加大工作面排水力度。同時(shí)，通過(guò)打設(shè)排水孔，對(duì)地下可能產(chǎn)生威脅的水源進(jìn)行了針對(duì)性地疏干，降低水害對(duì)工作面的影響。

3.3對(duì)不良鉆孔進(jìn)行全部封閉

為了防止在回采過(guò)程中出現(xiàn)各類水害，本次重點(diǎn)對(duì)不良鉆孔進(jìn)行了全部封閉。該礦在回采過(guò)程中，會(huì)遇到很多不同時(shí)期所形成的鉆孔，不僅有地質(zhì)勘探鉆孔，而且還有煤層氣鉆孔。雖然這些鉆孔已經(jīng)封孔，但是不能保證封孔質(zhì)量。為了防止部分封閉不良鉆孔成為導(dǎo)水通道，本次對(duì)所有鉆孔進(jìn)行了全面地檢查分析，同時(shí)，在回采過(guò)程中，全面加強(qiáng)監(jiān)測(cè)工作，制定應(yīng)急預(yù)案，從而更好地防止出現(xiàn)各類水害［3］。

3.4立體探放技術(shù)

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在工作面回采過(guò)程中，煤層上覆侏羅系采空區(qū)整體積水量非常大，而且積水整體覆存的層位較為復(fù)雜，表現(xiàn)出明顯的多層采空區(qū)重疊的問(wèn)題，導(dǎo)致探放工作難度相對(duì)較大。因此，結(jié)合理論分析與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，設(shè)計(jì)了井下聯(lián)合探放與地面綜合探放的方式，對(duì)工作面開(kāi)采過(guò)程中可能遇到的水害進(jìn)行了探訪。其中在地面施工口徑相對(duì)較大的探放水鉆孔，鉆孔直接打到開(kāi)采巷道中，在鉆進(jìn)過(guò)程中，如果遇到了上覆采空區(qū)后，技術(shù)人員采取臨時(shí)止水方式，在終孔之后在井下將閥門(mén)安裝上，然后將臨時(shí)止水裝置全部打開(kāi)。上覆采空區(qū)中形成的大量積水，可以通過(guò)井下排水系統(tǒng)全部排出，在上覆采空區(qū)積水全部探放完畢之后，技術(shù)人員將鉆孔井口全部封閉，主要用于井下救援，不僅保證了采空區(qū)整體的排水效果，而且有效地提升了鉆孔整體的使用效率。

3.5底板巖溶水防治技術(shù)

通過(guò)對(duì)該礦水文地質(zhì)進(jìn)行全面分析發(fā)現(xiàn)，整個(gè)覆存區(qū)域存在明顯的巖溶發(fā)育不均勻問(wèn)題。在巖溶發(fā)育過(guò)程中，受到地質(zhì)構(gòu)造的控制較為明顯，在構(gòu)造發(fā)育區(qū)域內(nèi)巖溶整體發(fā)育得非常多，通過(guò)探測(cè)已經(jīng)掌握多數(shù)西北向的導(dǎo)水構(gòu)造應(yīng)當(dāng)是在回采過(guò)程中需要重點(diǎn)控制的內(nèi)容。因此，在回采時(shí)，對(duì)底板巖溶水的防治是重點(diǎn)，主要采取向斷層破碎帶與含水層注漿的方式進(jìn)行重點(diǎn)防治。特別是對(duì)存在突出風(fēng)險(xiǎn)的寒武系地層上部30m的范圍內(nèi)，存在較為明顯的巖溶發(fā)育問(wèn)題，在煤層底板有明顯的斷層破碎的位置，本次設(shè)計(jì)采取了注漿封堵的方式進(jìn)行了綜合改造。

4結(jié)語(yǔ)

在礦井開(kāi)采之后，水文地質(zhì)條件相對(duì)于先前出現(xiàn)了較大的變化，特別是隨著開(kāi)采強(qiáng)度的增大，地層出現(xiàn)了明顯的變化，整體的導(dǎo)水構(gòu)造也出現(xiàn)了較大的變化，增加了水害發(fā)生的概率。因此，煤礦企業(yè)需要充分認(rèn)識(shí)到在地下開(kāi)采活動(dòng)后，水文地質(zhì)條件整體的變化情況，切實(shí)采取針對(duì)性的措施，做好水害的防治工作，保證煤礦開(kāi)采的安全性。

［參考文獻(xiàn)］

［1］王高峰.煤礦水患綜合治理以及水文地質(zhì)在煤礦開(kāi)采過(guò)程中的重要性［J］.中國(guó)科技投資，2012（26）：77.

［2］趙國(guó)鵬.礦井水文地質(zhì)特征分析及地下水害防治措施探討［J］.世界有色金屬，2018（15）：158.

［3］尹世才，趙玉琳.義煤集團(tuán)西部礦井水文地質(zhì)特征及充水因素分析［J］.中州煤炭，2008（4）：37-39.

作者:琚晉偉 單位:山西省蘭花集團(tuán)莒山煤礦