石沟驿矿区水害防治技术

石沟驿矿区水害防治技术
摘要：本文通过分析石沟驿煤业公司井下充水因素，提出治理地面渗水及老窑空区积水的一些办法。

通过实践检验确认是可行的。

关键词：水害防治技术
1 矿井概况
石沟驿煤业公司三号井与1965年建设，1969年投产，设计生产能力15万吨/年，开采一煤。

1989年矿井储量枯竭，进入回收边角煤柱及古井空区复采阶段，并先后在一煤浅部露头附近新建了四对复采小井和开采六煤的两对生产井口，最多时全公司共有七对生产井口，矿井全部为斜井开拓，实际年生产能力为50万吨/年。

井田为一宽缓的鱼盘状向斜构造——石沟驿向斜，向斜轴轴向n20°w。

含煤地层为侏罗系中下统的延安组。

一煤厚为2.3-6.7m，煤层倾角为0-15°，六煤平均厚度2.3m，煤层倾角为0-40°。

现已探明断层14条，落差大于1.0m的有10条，最大落差为13m，所探明的断层均为正断层。

2 矿区水文地质条件
按含水性、岩性及含水层水力性质、埋藏条件等，由上而下划分为三个含水层。

2.1 第四系含水层组地下水主要赋存于风积沙及底部砂砾
层与沟谷冲积层中，属孔隙潜水类型，风积沙在石沟驿矿区内广泛分布，厚度为0-10m，含沙漠凝结水，水位埋深2-5m，水位、水量
随季节变化而变化。

底部砂砾层厚约1-3m，透水性良好，水位约
1m，区内最大的冲沟为炭井沟，该冲沟是由于大气降水汇集后沿地表低洼薄弱地带流动形成，一般该冲沟在矿区内主要用于排泄三号井矿井涌水和矿区生活污水。

水量一般15m3/h。

2.2 侏罗系中统直罗组底部砂砾岩含水组该层只在石沟对
向斜轴轴部附近零星出露，层厚46m，层位稳定，岩体疏松易碎，为一主要含水组，含水量比其它两个含水组大。

2.3 侏罗系中下统延安组砂岩含水组该组为本区主要含煤
地层，在钻探过程中钻孔单位涌水量0.0052-0.153l/s，补给水源主要为大气降水，地层中各含水层含水量较小。

综上所述，石沟驿矿区水文地质条件较简单，但因开采一层煤的各井口均在古井采空区中复采，矿井在开采过程中受古井空区积水影响极大。

3 矿井水害类型分析
3.1 地表水对矿井的影响矿区地处毛乌素沙漠边缘地带，为半沙漠掩盖区，地表有两条季节性河沟，一条是炭井沟，另一条是宋家小沟。

炭井沟与矿区所采一煤的垂直距离为30-80m，由于地下开采的不断进行，造成地面塌陷产生裂隙、裂缝，部分裂缝将河床与煤层直接沟通，沟内有水时，一部分水沿裂缝直接导入到采空区中，有一部分水沿开采的裂隙、裂缝渗透入地层中，正常情况下炭井沟渗入井下的涌水量为20m3/h左右，而在雨季山洪暴发时，炭井沟渗入井下的涌水量达50m3/h左右。

宋家小沟在一煤露头以外，
对一煤开采无影响，但对六煤的开采有影响。

3.2 地层含水对矿井的影响根据矿井地质勘探资料及我公
司的实际开采过程水文地质情况的分析，认为我公司水文地质条件简单，含水层含水量小，其钻孔涌水量仅为0.0052-0.0153l/s，开采一煤的矿井地层正常涌水量只有3-5m3/h，开采六煤的矿井地层正常涌水量只有20m3/h。

地下水主要是通过穿透含水层的巷道形成直接充水和因回采造成顶板冒落形成塌陷裂缝导致的顶板充水，在没有其它补给水源的情况下，地层含水不对矿井的正常生产构成威胁。

3.3 大气降水对矿井的影响我公司矿区气候属于干燥大陆
性气候，年降水量稀少且集中，一年中降雨量大多集中在7-9月，占年降水量的80%以上，大量的大气降水，会造成塌陷区积水，沿裂缝渗入井下，使井下涌水量增大，给矿井的正常生产带来影响。

3.4 古井采空区积水对矿井的影响由于我公司所开采的一
煤距地表较浅，约为30-120m，在井田四周分布的古井多达580多对，古井采空区纵横交错，开采范围较大，在这些古井采空区中有些经多年集累存有大量的积水，象一个“地下水库”，水压虽不太高，但水量较大。

当井巷接近这些老窑采空区和废弃的积水老巷时，若不能及时的进行探放水工作，易造成透水事故。

4 矿井水害的防治技术
4.1 影响矿井正常生产的地表水及大气降水的防治技术大
气降水和地表水主要是通过工作面回采后冒落塌陷的地表裂隙、裂
缝及废弃古井筒进入到井下，形成顶板间接充水。

因此，隔离大气降水和地表水对煤层上覆岩层及井下充水通道，限制补给含水层或直接流入井下的水量，是减少矿井涌水量、防治井下水害事故发生的主要办法。

由于一煤埋深较浅，井下开采使地面出现的塌陷坑、裂隙、裂缝等是大气降水和地表水渗入井下和补给含水层的通道，另外未充填严实的古井筒也可能成为矿井充水的通道，对这些充水通道采用黄土进行充填。

4.1.1 对较大范围的塌陷坑和古井筒采用下部充填碎石，上面覆盖黄土夯实，并稍高于地表，以防水流渗入井下。

4.1.2 对于炭井沟边及沟内的塌陷区，采用黄土构筑不透水河床。

如三号井802、803、804工作面在炭沟下采煤，造成炭井沟河床下陷，使炭井沟内的地表水沿河床裂隙、裂缝渗入井下，影响了三号井的正常生产。

经处理后，井下涌水得到了有效控制。

4.1.3 在安排采面接续时，考虑将受炭井沟内水流影响的工作面安排在非雨季生产，避免大气降水引起的洪水沿沉陷裂隙渗入井下，影响采面安全生产。

4.1.4 为防止由井下排入炭井沟内的水流再次渗入井下，造成循环水，其地面排水路径就选择安全地段排出矿区。

1996年我公司在三号井生产的804（下）工作面生产时在炭井沟段的地表铺设了两趟导水管，穿越了804工作面排出生产场地，确保了井下安全生产。

4.2 顶板含水层防治由于我公司的各工作面顶板含水层对
回采工作面无大的影响，故一般不采取技术措施进行防治，但考虑到其它补给源对顶板含水层涌水量的影响，其中主要是大气降水的影响，主要采取对地面裂隙及时进行充填，切断充水通道，就可解决大气降水作为补给源引起的顶板含水层涌水量增加的问题。

4.3 老窑空区积水的防治由于我公司在一煤生产的井口都
在古井空区中布置，故在采掘工作面施工过程中均受古井空区积水的威胁，因此在掘进巷道施工过程中必须进行探放水工作。

探放水工作必须坚持“有疑必探，先探后掘”的探放水原则，这是防治空区积水的必要措施。

4.3.1 探水起点的确定。

我公司在一煤中布置的所有掘进巷道施工时，对于巷道开口处于实体段时，巷道掘进施工4m后用探水钻进行第一次探放水工作（在这之前先用3.0m或6.0m麻花杆进行摸探），对于巷道开口处于空区段，到巷道掘进遇到实体时，进行探放水工作。

4.3.2 探水钻孔的布置。

探水钻孔应保证适当的超前距、帮距和密度，探水工作中一次打透积水的情况很少，多数情况都是探水与掘进互相配合，“探水-掘进-探水”循环进行。

探水钻孔为巷道掘进探明一段安全距离后，巷道允许掘进一段距离，然后再探再掘，确保掘进安全施工。

我公司开采的一煤除二号小井为单一分层开采外，其它开采一煤的井口在开采过程中实行分层开采，即开采上、下两分层，分层
厚度2.0m。

在施工上分层巷道时，探水钻孔一般布置一组，共三个探眼，布置在上分层暗煤中（因小窑采空区全部集中在暗煤中）。

其中一个为中心眼，另两个为斜眼，中心眼的方位角与巷道掘进方位角相同，另两斜眼分别与中心眼的夹角为12度。

这三个眼在平面上呈扇形分布。

在施工下分层巷道时，探水钻孔一般布置3组，每组不少于3个，三个组分别探上、中、下三个分层，这3个组每组的三个探眼均呈扇形分布，只是三个组的仰角不同，这样对巷道前方及其上部左右都能起到探水作用。

4.3.3 超前距的确定。

超前距越大，安全系数越大，探水工作量越大，影响巷道的掘进速度，超前距太小又不安全，因此超前距必须适当。

我公司根据多年探水经验，认为20m的超前距能保证巷道施工安全。

超前距确定后，仍不能保证在探水过程中不漏掉古巷道，尤其是在我公司矿区范围内分布的古井区巷道极不规则，在探水掘进过程中，如果钻孔密度不够，古巷道仍有可能从两个探眼之间漏掉而发生透水事故。

从我公司进入空区复采所揭露的空区老巷分析，一般老巷的高为1.4m，宽为0.8m，故在每次探水过程中，探水钻在煤体运行距离为60m且在巷道掘进施工过程中每班用6m麻花钻杆进行补探，以防发生透水事故。

我公司的水文地质条件虽然简单，但季节性大气降水和古井空区积水仍然对我公司的安全生产构成较大威胁。

因此，我公司在一煤采掘工作中必须坚持探放水原则，对需穿越的老空区，要采取措
施进行排放水，否则要留设足够的保安隔离煤柱，以确保安全。

5 结论
5.1 通过十几年的探放水工作，共探出空区积水200多万立方米，确保了掘进巷道的施工安全。

5.2 在实际的探放水过程中，所用的tux-75型探水钻仍存在漏探空区老巷的可能性，故在用探水钻探水后还要求施工队在巷道施工过程中班班坚持用6m麻花杆进行补探，防止透水事故的发生。

5.3 加强对地面塌陷区的充填及井下报刊巷道探放水工作，对预防我公司矿井水害具有十分重要意义。

参考文献：
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