煤矿防治水分区管理论证-以镇城底矿为例

镇城底矿位于山西省古交市镇城底镇境内，井田面积223.8396km ，核定生产能力160万t/a，未来五年矿井主要开采2.3号、8号煤层。

矿井现布置生产采区7个，分别为南一、南二、南三、南六采区，西一采区，东一、东二采区。

其中西一、东一、东二采区已采完，采区已封闭。

目前主要在南一、南二、南三和南六采区生产。

1 矿井水文地质查明程度
1.1 含水层
井田内含水层主要有奥陶系石灰岩岩溶含水岩组、太原组石灰岩岩溶含水岩组、山西组砂岩裂隙含水岩组、石盒子组砂岩裂隙含水岩组及第四系全新统砂砾含水岩组。

其中，奥陶系上马家沟组含水层属富水性中等到富水性强的含水层（图1）；峰峰组含水层富水性南北差异较大，东南部地段甚至可视作非含水层（图2）；太原组、山西组及石盒子组含水层富水性弱；第四系含水层富水丰富。

1.2 矿井水患查明程度
镇城底矿开采主要水患是地表水、顶板水、采空区积水（本矿采空区积水及周边煤矿小窑积水）、奥灰水及隐伏构造导水。

1.2.1 地表水及顶板水
[3]2.3号煤层导水裂缝带高度为29.18m，直接充水含水层为下石盒子砂岩裂隙含水层，富水性弱，但煤层底板较高处位于西一采区小窑分布区，离地表仅仅50m,上覆还有松散层、破碎带等，有可能会导通浅层地表水。

但五年采掘远离该区域，故对矿井安全生产威胁不大。

8号煤层直接充水含水层为上部K2、L4
灰岩水，富水性弱，对安全生产威胁不大。

陈 敏
（山西省煤炭地质水文勘查研究院，山西 太原 030006）
煤矿防治水分区管理论证
——以镇城底矿为例
图2 Of 含水层富水性分区图2图1 O s 含水层富水性分区图
2
1.2.2 采空区积水
采空区面积虽不断增大，但井巷工程实测控制，各煤层采空范围清楚，采空积水量根据相邻工作面积水情况、探放水情况类比分析，积水量和水位比较准确。

8号煤层导水裂缝带高度大于2.3号煤层间距，上部采空区积水对下伏煤层开采影响较大，疏放不及时会有重大安全隐患。

五年采掘计划内应提前对金之中煤矿2.3号煤层采空区积水及22620工作面积水进行探放。

消除隐患才可进行下一步开采计划。

1.2.3 小窑积水
井田周边及井田内分布小煤矿较多，尤其井田西北部地方小煤矿密布。

受开采条件影响，小窑积水具有一定的区域性，在露头区由于其埋藏浅、开采时间长、开采范围广，其积水量不易估算，且小窑有越层越界开采现象。

故小窑积水是矿井安全生产的重大安全隐患。

金之中煤矿积
水可能与其相通，下伏8号煤层回采产生的导水裂缝可沟通其积水，造成严重的水害事故。

回采前，需进行专门的探放，消除隐患后方可回采。

1.2.4 奥灰水
[3]
2.3、8号煤层突水系数均小于0.06MPa/m，带压开采
[4]
区域均属于突水威胁区，不存在奥灰突水的必然性，带压开采相对安全，带压开采可行，但遇导水构造时存在突水的可能。

峰峰组含水层富水性除元家山向斜区域外为中等富水性，8号煤底板以下的K1砂岩及本溪组薄层灰岩在局部富水区也可能以底板水的形式威胁矿井安全，尤其当这些水源与奥灰水发生水力联系后，其水位会升高至和奥灰水位相同的水平，而此时8号煤的底板隔水层厚度却减少，因此这种情况下发生突水的可能性会增大，突水后由于水源受到奥灰补给，突水的危害性也会随之变大。

只要按相应的规程和规范做好底板导水构造的探查和探
[5]
放水工作，即可实现安全开采。

1.3 防治水措施到位情况
矿方已建立重大水害隐患及时撤人制度和水害隐患排查治理检查制度，制定防治水害防治预案。

2010年6月建立了专门的探放水队伍，成员18人，探放水人员经过专门的培训，全部持证上岗，由测绘中心负责管理。

配备了专门的防治水技术人员，地质工程师3人，地质助工4人，物探技术员5人。

配齐了专用的探放水设备，探放水钻机14台，架柱式液压回转钻机ZYJ500/160的9台，全液压坑道钻机ZDY1200的5台，物探设备YTR(D)瑞利波探测仪1台，矿用瞬变电磁仪3台。

各种钻探和物探设备均满足生产需要。

1.3.1 地表水防治措施
地表水影响范围主要是煤层露头、风氧化带以及可能形成塌陷的地表沟谷。

故需要健全地表巡查制度，定期对包括地面塌陷等问题进行排查，对于可能发生渗漏的沟谷河道进行疏通、硬化等防治水工程，对于各类小窑井口及时进行封堵，杜绝地表水灌井，及时发现及时治理。

此外，防治水工作也要到位。

1.3.2 顶板水害防治措施
坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的
[3、5]
防治水原则，做好探放水工作；加强矿井地质和水文地质工作，定期观测涌水量的变化情况和水质化验，分析涌水特征和规律；密切注意采掘工作面的异常变化情况及涌水点的涌水特征；完善井下排水系统。

如此，防治水工作基本到位。

1.3.3 采空区积水防治措施
南一上组煤已采完，在采区巷道与大巷连通处施工了防水密闭进行封闭。

1）同层采空积水的防治技术对策
镇城底矿煤层倾角较小，属缓倾斜煤层。

由于地质构造
复杂衔接相对紧张，针对这一现状，工作面掘进时，采取图3 2.3
号煤层带压开采分区图
图4 8号煤层带压开采分区图
预探放逐步减压的方式即自警戒线开始探放在确保工作面水头压力不大的前提下，每20-30m 探放一次，（视煤层倾角而定）。

工作面形成时，相邻采空积水的探放工作也随之而完成。

从而避免了集中探放因水压过大造成安全隐患或水量大而影响工作面衔接。

相邻采区采空积水的水量大，但在水头压力不大的情况下可集中探放。

水头压力大时，在保证放水点水头压力不大的前提下分段探放，采用多孔探放减少放水时间，尽快减小工作面水害威胁程度，以保证安全生产及正常衔接。

防治水工作到位。

2）异层（上组煤）采空积水的防治技术对策
上组煤采空积水提前进行探放。

同时根据涌水量大小配备相应排水能力及配套管路等设施。

防治水工作基本到位。

1.3.4 奥灰水害防治措施
密切注意工作面水情变化，特别是断层、陷落柱等构造附近，如有异常情况及时汇报矿调度，防治水工作基本到位。

1.3.5 小窑水防治措施
目前，镇城底矿在已开采的废弃采区(南一、南二和西下组采区)构筑了用于防治煤矿水害的防水闸墙，防止周边煤矿与本矿采空区贯通，造成淹井事故，并对防水密闭定期进行观测，确保其完好。

基本到位。

2 防治水分区管理
2.1 防治水分区
通过对水文地质条件查明程度及水害防治措施到位情况分析可知以小窑范围内水文地质查明程度不足，积水量不清楚，专门的小窑探放水工作不足，故以小窑边界或小窑矿坏边界为界对2.3、8号煤层进行防治水分区管理， [4]22.3号煤共划分为1块可采区，面积20.2686km ，8号煤共划2[4]分为1块，可采区面积25.7905km ；2.3号煤层缓采区5块，2缓采区（一）位于井田的西南部，面积1.9118km ；缓采区2（二）位于井田的西部，面积0.0304km ；缓采区（三）位2于井田的西北部，面积0.7408km ；缓采区（四）位于井田2的北部，面积1.1014km ；缓采区（五）位于井田的东北2部，面积0.8532km 。

8号煤层缓采区2块，缓采区（一）位2于井田的西部及西南部，面积1.5680km ；缓采区（二）位2于井田的西北部，面积0.6796km 。

2.2 缓采区转可采区条件
缓采区内小窑位置清楚，但积水位置、面积、积水量部分清楚，2.3、8号煤层的采掘范围、积水情况需进一步勘查、验证。

查明其采掘范围、富水异常区、积水情况，并及时对其积水进行验证、探放，确保2.3号煤层及下伏8号煤层不受小窑水威胁，各项防治水措施到位后，缓采区可转换为可采区。

3 结论
通过水文地质条件查明程度及防治水措施到位情况的分析，对矿井进行了防治水分区管理划分，并提出了缓采区转可采区条件，最终成为煤矿生产衔接、安全管理的基础，达到提升煤矿防治水工作水平和水害治理能力。

为矿井防治水工作提供了更有力的保障，可更好地为水害防治工作提供重要依据。

参考文献：
[1] 郑世书,陈江中,刘汉湖,等.专门水文地质学[M].江苏： 中国矿业大学出版社.1999,9.65-66.[2] 房佩贤,卫中鼎,廖资生.专门水文地质学[M].北京:地 质出版社.1996.[3] 国家煤矿安全监察局.煤矿防治水规定释义[M].江苏： 中国矿业大学出版社.2009,12.24-26.[4] 国家安全生产监督总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安 全规程[M].北京:煤炭工业出版社.2009.[5] 刘国林.加强煤矿水害防治工作的法规依据和对策建议 [J].中国煤田地质,
2006,18(6):40-42.
图5 2.3号煤层分区示意图
图
6 8号煤层分区示意图。