矿井水害隐蔽致灾因素调查与防范措施探讨

I LUNTAN|论坛矿井水害隐蔽致灾因素调查与防范措施探讨
查明矿井在生产过程中可能
诱发水害事故的隐蔽致灾因素，
有针对性地落实防治水害措施，
有效防范水害事故，确保职工生
命安全。

本文在查明矿井水害隐
蔽致灾因素的基础上，根据不同
类型的水害隐蔽致灾因素，对矿
井水害防范措施进行探讨。

1•矿井及井田概卅
广西合山三矿三号南斜井位
于合山煤田东北部，属合山市北泗镇管辖，为设计生产能力15万t/a的机械化改造矿井。

井田内地形西面高东面低，以丘陵山地为主，海拔在+224-+447m之间，相对高差221.5m,主井筒标高为+244m,第四系坡积物，残积物广布，井田外主要河流为红水河，其侵蚀基准面为+32m。

矿井为背斜构造，正常涌水量45m'/h,最大涌水量70m3/h,矿井最大综合排水量190n?/h,矿井水文地质条件属中等类型。

己水害监蔽致灾因素凋查
造成矿井水害隐蔽致灾因素
通常有：矿井及周边采空区、废
弃老窑、封闭不良钻孔、断层、
裂隙、褶皱、导水裂隙带、地下
含水体等，通过对上述不良地质
体进行了解、调查和勘测，根据
获取的相关资料总结分析，得出
本矿井水害隐蔽致灾因素，针对
性探讨不同的防治水害方法。

2.1本矿井采空区和废弃井巷
调查
矿井采空区集中在一采区，
开采上限标高为-15m,下限标
高为-85m,采煤高度0.7-2.5m
之间，总面积约32万平方米。

相
对应的地表主要为山谷，标高在
+211~+500m之间，无村庄、重
要建筑物和大型水体。

本矿采空区形成时间从2000
年至2015年，现已基本稳定。

通过多年的观测，采空区无自燃
发火情况，无有害气体聚积，所
有的采空区均按要求封闭，留设
有反水孔，采空区水经反水孔流
岀，无大量积水现象，但在独头
巷或采空区内地势低凹处可能存
在少量积水，积水通过采矿裂隙
2020.10
35
论坛|LUNTAN|
带或地质构造等不同沟通渠道的作用下，可对矿井产生不同程度的充水。

矿井采空区和废弃井巷作为本矿井的水害隐蔽致灾因素。

2.2周边矿井采空区和废弃井巷调查
2.2.1周边矿井采空区和废弃井巷情况
矿井东部、西部未开发；南部为三矿五井，北部为三矿三号北斜井，两井均为关闭矿井，开采同一煤层。

(1)三矿五井采空区
矿区南邻三矿五井，采深-270m,矿井总涌水量约80 m3/h,2015年10月关闭矿井。

积水上限标高155m,下限标高-270m,积水量约30万m'。

(2)三矿三号北斜井采空区
矿井北邻三矿三号北斜井，2017年8月关闭，采深-180m,矿井总涌水量约40m3/h。

积水上限标高155m,下限标咼-180m,积水量约66万m"。

现已查明，矿井与三矿五井、三矿三号北斜井间没有大的断层、褶皱、破碎带等地质构造和井巷横贯两井，矿井间无导水通道相通，采空区积水通过裂隙向矿井充水，经过近三年观测，两井关闭后，矿井涌水量略有加大。

两相邻矿井采空区存在积水.矿井间留设有足够的保护煤
柱，无井巷、断层等导水通道相
通，正常开采不会产生大的水危
害。

但在开采过程中，采空区积
水通过裂隙向矿井充水，加大矿
井水量，产生水害危害，因此，
周边矿井采空区和废弃井巷积水
作为本矿井的水害隐蔽致灾因
素。

2.2.2矿区范围及周边废弃老
窑调查
通过查阅相关资料，并通过
与知情人访谈、实地勘查得知，
矿井范围内无废弃老窑，废弃老
窑不作为本矿井的水害隐蔽致灾
因素。

2.3煤矿含水体调查
2.3.1主要含水层情况调查
矿井内含水层分为强岩溶含
水层、中等至弱含水岩层。

(1)强岩溶含水层
由北泗组、合山组下段组
成，属纯碳酸盐岩裂隙溶洞水。

北泗组含水岩层广泛分布于煤田
中部，合山向斜浅部。

岩性以质
纯厚层灰岩为主，岩溶强发育，
大泉及地下河流量50-1000L/s,
含丰富的裂隙溶洞水。

合山组下段含水岩层呈
带状出露于合山向斜翼部，
并向斜深部延伸，以中~厚
层状灰岩为主，厚40~112m
(一般为68m),富含岩溶
水，实测钻孔单位涌水量为
0.000077-0.77L/s.m,渗透系数
K=O.OOO83~O.151m/d。

该含水层
对四煤开采威胁最大，受其影响
所形成的底板突水占突水总数的
94%,为影响矿井开采的直接充
水层位。

(2)中等至弱含水岩层
由罗楼组上段、合山组上
段组成。

罗楼组上段由中至薄层
灰岩、不纯灰岩等组成，岩溶
中等至弱发育，以小规模的溶
蚀裂隙为主，含岩溶裂隙水，
泉流量1~5L/s。

地下水具半承
压一承压性，钻孔单位涌水量
0.000678~0.193L/s.m,渗透系数
0.00493~0.722m/d o
(3)其它主要含水层
主要有组成相对隔水层的罗
楼组下段和大楼组，不含水至弱
含水的第四系。

根据上述情况，影响煤层开
采的含水层为合山组上段的中等
至弱含水层及合山组下段的强岩
溶含水层，直接向矿井充水，是
矿井的直接充水水源。

2.3.2其他含水体情况调查
(1)地表水体情况调查
东亭河为矿区内的主要河
流，其源头系位于北泗镇文定村
上堰屯北侧冲沟底部的下降泉
群，泉水溢出向西流动进入煤田
区，经歪贝村北进入三岩沟，往
北向东亭水库排泄，枯季流量约
为0.012m3/s,年流量变幅3~5
倍。

东亭河与来自煤田北部的大
弯弓沟在思光村一带汇集后，形
362020.10
I LUNTAN|论坛
成思光河。

经过地表调查，地表溪流附近未发现有地表塌陷及地表裂隙.也未出现溪流、水渠水量有漏失现象。

(2)钻孔情况调查
矿井揭露煤层的钻孔只有编号为5201的探煤钻孔，钻孔位于井田北面，封孔质量合格，现已揭露多年，钻孔周边干燥无水。

(3)断层情况调查
矿井揭露有2条较小的断层：-25总回风巷断层和主副井联络巷断层。

两断层均为正断层，发育长度不超过300m,断距3.5m以内，断层周边裂隙不很发育，顶底板相对完整，干燥无水。

断层不会对矿井生产造成重大危害，但对矿井的充水有一定影响。

(4)裂隙情况调查
矿井开采实际未揭露大的
裂隙发育区，仅在局部地段和断
层附近裂隙发育，其他无大的裂
隙发育区。

矿井裂隙带大多无渗
水、涌水，仅有少量滴水，对矿
井充水性影响不大。

(5)褶皱情况调查
井田内仅发育次级背
斜，背斜轴心位于-20平台，
走向300°,背斜东北翼地
层走向为130°-145°,
倾向为40。

-60°,倾角为
4°-12°;背斜西南翼地
层走向为130°-145°,
倾向为220。

~240°,倾角
6°~12。

，背斜轴裂隙不发育，
干燥无水，对开采影响不大，不
会造成危害。

(6)岩溶发育情况调查
矿区内地下岩溶的发育，
主要集中在合山组下段及茅口阶
地层中，由于矿区处于向斜北部
的核部地区，可溶岩的埋藏深度
大，地下水循环途径长导致侵蚀
性CO2大量消耗、速度慢，导致
侵蚀性CO2大量消耗，使岩溶发
育的速度与强度明显受到限制。

据少数钻孔资料统计，线岩溶率
只有0.23~0.57%,溶洞规模、
数量、连通性都较差。

三矿三号
南斜井范围内及附近地段钻孔均
未揭露有溶洞发育。

2.3.3煤矿含水体调查小结
(1)含水层调查结果分析
及结论
矿区范围内主要含水层有
2020.10
37
论坛|LUNTAN|
北泗组、合山组下段强岩溶含水层，罗楼组上段、合山组上段中等至弱含水层，罗楼组下段和大楼组相对隔水层，以及不含水至弱含水的第四系，其中直接影响矿井安全生产的含水层为合山组上段和合山组下段含水层，第四系、北泗组、罗楼组上段含水层与合山组含水层之间存在着相对隔水层，煤层开采后产生的导水裂隙(缝)带高度小于相对隔水层厚度。

因此，北泗组、罗楼组上段含水层对矿井煤层的正常开采不会产生危害，合山组含水层应作为本矿井的水害隐蔽致灾因素。

(2)地表水体调查结果分析及结论
矿区范围内无大的地表水体.只有季节性水沟东亭沟，水沟水量很少，对矿井开采无影响；地表未发现有地表塌陷及地表裂隙，也未岀现河沟、水渠水量有漏失现象。

因此，地表水体不会对矿井造成水害危害，不作为本矿井的水害隐蔽致灾因素。

(3)钻孔调查结果分析及结论
矿井揭露煤层的钻孔只有2502钻孔，钻孔位于井田北面，封孔质量合格，现已揭露多年，钻孔周边干燥无水。

封闭不良钻孔不作为本矿井的水害致灾隐蔽因素。

(4)断层、裂隙、褶皱调查结果分析及结论
矿井未揭露大的裂隙发育
区，仅在局部地段和断层附近裂
隙发育。

矿井裂隙带大多无渗
水、涌水，仅有少量滴水，对矿
井充水性影响不大。

矿区断层、裂隙和褶曲正常
情况下不会对井下开采造成大的
危害，但特殊情况下，这些构造
与含水体相通，可能成为矿井充
水通道。

因此，断层、裂隙和褶皱
应作为本矿井的水害隐蔽致灾因
素。

(5)岩溶发育情况调查结
果分析及结论
三矿三号南斜井范围内及附
近地段钻孔、井巷工程均未揭露
有溶洞发育，分析结果显示矿井
岩溶不发育，但由于岩溶发育的
不均一性，岩溶通道应作为矿井
的水害隐蔽致灾因素。

综合以上分析，含水体(含
水层、岩溶通道、断层等)应作
为本矿井的水害隐蔽致灾因素。

2.4导水裂隙带调查
2.4.1导水裂隙带高度计算
根据《建筑物、水体、铁
路及主要井巷煤柱留设与压煤开
采规程》有关公式，结合矿体围
岩的特点、矿井井巷开拓现状、
所选用的采矿方法以及国内外类
似矿山的开采资料，本矿井选
取的岩石移动角为：基岩走向
和倾斜上山方向为65。

，倾斜
下山方向71。

，表土移动角按
45。

，岩石饱和单轴抗压强度为
49.5~120.1MPa考虑。

本矿井煤层属缓斜煤层，顶
底板覆岩均为坚硬岩层，采空区
垮落带高度和导水裂隙带计算结
果见下表。

垮落带高弘：.
=計書：16±2‘(坚硬岩、倾用小于35-)-
导水裂障带高麼H”：
釆・空垮蓬带、导水裂隙带离度預测值计算茂
H.-于“士&9.
U^M+2.0
式中："一开采煤层平均厚度5)•
幵釆煤层平均
(■)•
IT体
C).
at-
<■).
导水襄1«带ft/t.
(■)♦
raa. 2.25a.4'〜17°.10.3&47.73.
242导水裂隙带对开采影响
最大冒落高度为10.38m,
裂隙带高度为47.37m,开采高
度为2.25m,保护带不得小于
60.00m o
矿井开采煤层顶板为合山组
上段含水层，开采产生的导水裂
隙会对含水层产生破坏，为煤层
顶板直接充水水源，该含水层含
水性中等。

因此，开采产生的导
水裂隙对开采的影响不大，不会
造成大水害。

矿井采深最小为226m,正常
情况下，地表水不会通过开采裂
隙带导入矿井。

243导水裂隙带调查小结
矿井开釆煤层顶板为合山
组上段含水层，开采产生的导水
裂隙会对含水层产生破坏，为煤
层顶板直接充水水源。

正常情况
382020.10
I LUNTAN|论坛
下，地表水通过开采裂隙带导入矿井的可能性小。

玉水害喘蔽致灾因素時范措施探讨
根据对矿井水害隐蔽致灾因素调查分析，确定矿井水害隐蔽致灾因素及危害程度。

本矿及周边矿井采空区及废弃井巷、合山组含水层、断层、裂隙和褶曲、岩溶通道、导水裂隙带作为本矿井的水害隐蔽致灾因素。

3.1矿井水害防范安全措施
3.1.1采空区隐蔽致灾因素防范措施
矿区及周边矿井采空区情况清楚，但相邻两矿井存在大量积水，在开采过程要做好下列工作，保证矿井的安全生产。

(1)加强地测工作，及时填绘相关地质、采掘图纸，随时掌握开采状况，查明积水情况，明确各采空区的位置、积水、有害气体情况，尽量排干积水。

(2)合理布局采掘，严格按照设计留设隔离煤柱。

(3)采用先进的探水设备和有害气体监控监测仪器仪表，提高矿井的探测水平。

(4)加强采空区密闭的检查和管理，及时封闭采空区，留设出水口和观察孔，观察采空区内涌水量变化情况。

(5)要严格执行“预测预报、有掘必探，先探后掘、先治
后采”的原则，坚持探放水制
度，切实做好探放水工作。

-
3.1.2地下含水体防范措施
合山组下段为强岩溶含水
层，为四煤底板水直接充水水
源，合山组上段为中等至弱含水
层，为四煤顶板水直接充水水
源。

(1)利用物探、钻探结
合，查明水文地质条件。

(2)优化开拓布局，先采
四煤一层，后米四煤二层，尽量
少揭露含水层并保持与茅口阶含
水层的距离。

(3)实行分水平，分采区
防水。

(4)加强排水，疏水降
压，设置防水设施。

3.1.3断层、裂隙和褶曲隐蔽
致灾因素防范措施
断层、裂隙和褶曲的水害致
灾因素主要包括两个方面：一是
作为导水通道使得矿井与其他水
体沟通造成水害事故；二是作为
充水水源，其破碎带本身含水。

主要防范措施有：
(1)收集、分析断层、裂
隙和褶曲相关资料，找出分布、
发育规律，合理布局采掘工作
面。

(2)坚持预测预报、有疑
必探、先探后掘、先治后采的原
则。

(3)在开采过程中加强地
质探测工作，利用物探和钻探相
结合的综合勘查方法加强对隐伏
小构造的控查。

(4)按《煤矿防治水细
则》要求留设足够的保护煤柱。

3.1.4大气降水、地表水体隐
蔽致灾因素防范措施
为防止地表水溃入井下，采
取如下措施：
(1)查清矿区及附近地面
水流系统的汇水、渗水情况，建
立疏水、防水和排水系统。

(2)井口和工业广场等场
所的排水沟要保持畅通，防止积
水渗入井下。

(3)每次降大到暴雨时和
降雨后，必须派人检查矿区及其
附近地面有无裂缝、岩溶塌陷等
现象。

发现漏水现象，必须及时
处理。

(4)发现突水(透水、溃
水)征兆、极端天气可能导致淹
井等重大险情，立即撤出所有受
水威胁地点的人员，在原因未查
清、隐患未消除之前，不得进行
任何采掘活动。

(曾国耘)
本栏责编梁萍
2020.1039。