发耳煤矿三采区突水原因分析及防治对策

发耳煤矿三采区突水原因分析及防治对策
肖永洲，于展绅，孔祥周
（兖矿贵州能化有限公司，贵州贵阳550081）
摘要该文根据发耳煤矿三采区突水和处理的实际情况，分析了涌水灾害原因，采取了积极有效的抢救措施，提出了防治大气降水的对策，治理效果显著。

关键词突水原因分析防治水对策
中图分类号TD745文献标识码B
1发耳煤矿概况
发耳煤矿位于贵州省水城县发耳乡，设计生产能力180万t/a，矿井采用平硐—斜井开拓，长壁后退式采煤法，综合机械化开采，全部陷落法管理顶板。

生产采区为三采区和一采区，其中三采区位于浅部，+980m水平以上，面积1．25km2，回采面积0．6km2，开采龙潭组的1、3煤层，厚度稳定，1煤平均厚度1．95m；3煤平均厚度1．81m。

1煤位于煤系地层顶部，上距龙潭组顶界平均13．6m，下距3层煤顶界平均10．58m。

矿井为中低山地貌，三采区总体为南高北低，地面标高+1020．20 +1526．67m，最大高差506．47m。

地表发育有缓坡、台阶、冲沟和悬崖陡壁。

地表不存在河流及水体。

2水文地质特征
发耳煤田为开放式煤田，煤系地层直接出露于地表，1煤埋深2 280m，煤层露头防水煤柱按垂深37m 留设。

采区发育一条较大断层F
J1006
正断层，落差35m，留设30m防水煤柱，据井下揭露，断层面充填密实，其富水性、导水性均差。

采区内没有封闭不良钻孔。

2．1含水层
三采区地层自上而下发育有第四系、三叠系下统飞仙关组下段、二叠系上统龙潭组和峨眉山玄武岩组。

第四系弱含水层，厚度0 10．77m，以残积物、坡积物、崩积物滑坡堆积体为主，主要分布于同向坡及沟谷中，厚度小，含水性较弱，对采区充水影响很小；飞仙关组下段弱含水层，厚度0 148．75m，一般120m，以细砂岩为主，夹粉砂岩，采区内大面积直接出露，构成了悬崖陡壁地形，属裂隙含水层，富水性较差；龙潭组弱含水层，由细砂岩、粉砂岩及煤层组成，地表出露面积大，*收稿日期：2011－11－15
作者简介：肖永洲（1964－），男，山东沂南人，1987年毕业于山东矿业学院，高级工程师，多年来一直从事煤田地质、矿井地质、水文地质技术及管理工作。

地貌上形成缓坡和沟谷，属裂隙水，富水性较差；下伏地层峨嵋山玄武岩组富水性弱，为隔水层。

2．2水文地质类型
采区内无强含水层，也没有隔水层，采区直接充水含水层为飞仙关组下段弱含水层和龙潭组弱含水层，接受大气降水补给，充水方式以顶板淋水、滴水为主，导水通道为岩层裂隙、采动裂隙。

水文地质类型属裂隙充水矿床，水文地质条件中等。

依据2004年矿井建设生产以来的涌水资料分析，采区涌水量随开采范围增大而逐步增加，正常涌水量由2004年的8m3/h增加到2009年的45m3/h，最大涌水量为80m3/h，涌水量随季节性变化强，受大气降水控制明显。

3三采区突水特征
三采区的1煤已经回采7个工作面，3煤已经回采3个工作面，1306工作面回采完毕尚未撤除，1105工作面正在安装，掘进工作面有1304运输巷、1304回风巷、10302配电巷。

3．1突水经过
2009年6月28日8时至30日8时，贵州省水城县发耳片区发生雷暴强降雨，据六盘水市水文资源局大渡口水文站资料，总降雨量305．2mm，其中6月28日8时至29日8时降雨量为249mm，降雨规模为五十年一遇。

受特大暴雨影响，6月29日5时三采区井下各采掘工作面涌水量突然剧增；5时20分，1304运输巷和1304回风巷被淹；5时30分，1306工作面采空区涌水量100m3/h以上；5时35分，1105运输巷至+980m回风大巷的5－1#泄水孔（Φ108mm）被大量淤煤堵塞，1105运输巷涌水量150m3/h以上，水位上升速度0．05m/min；10时10分，1105工作面通风阻断，采区涌水量达到500m3/h；至29日20时达到极限涌水量650m3/h。

采区涌水量大大超过排水系统的排水能力，成为突水事故，矿井受到较大水害威胁。

3．2突水特征
（1）突水滞后降雨21h，来势迅猛。

从6月28日8
时开始降暴雨到29日5时井下涌水量明显增大，历时21h ；到29日10时10分涌水量达到500m 3/h ，淹没1105工作面，历时26h10min ；到29日20时达到极限涌
水量650m 3
/h ，历时36h 。

（2）突水量大，最大达到650m 3
/h ，峰值持续时间
较短，
但突水量下降缓慢。

6月29日5时 7月15日24时，三采区涌水量由45m 3/h 骤增至650m 3
/h 再逐渐减小到50m 3
/h （图1），接近采区正常涌水量，突水总量达156590m 3
，
历时17d12h。

图1
发耳煤矿三采区突水期间涌水量变化图
（3）突水点分布广，全采区普遍出水，但主要突水
点位于煤层埋藏浅、靠近露头的采空区部位。

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突水原因分析
（1）大气降水量大，且过于集中。

2009年6月28
日至30日，总降雨量305．2mm ，其中月28日20时至29日8时降雨量为249mm 。

（2）大气降水沿煤层露头渗入井下。

煤层露头，遭受风化后形成相对低洼的沟谷，大气降水和地表径流汇集于低洼处，沿煤层露头渗入地下，进入矿井。

（3）防水煤柱留设高度偏小。

1煤顶板为中等抗压强度，工作面实际采高平均2．4m 左右，计算导水裂
隙带最大发育高度可达38．90m ［1］，而露头防水煤柱留
设高度为37m ，
导水裂隙发育到地表。

实际观测地面裂缝宽度最大达2m ，大气降水和地表径流直接沿采动
裂隙进入采空区，形成突水。

（4）1煤之上没有良好的隔水层。

1煤之上的龙潭组地层和其上的飞仙关组下段地层岩性均为细砂岩、粉砂岩，裂隙发育，岩石渗透性高，直接接受大气降水补给。

（5）采掘工作面设计排水能力偏低。

本次突水的峰值涌水量是采区正常涌水量的14．44倍、最大涌水
量的8．13倍，大大超出了设计排水能力。

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突水处理措施
（1）快速反应，立即启动应急预案。

6月29日早
班立即启动水害应急预案，
实施《矿井水害应急预案专项措施》，全矿立即停产，积极组织防灾救灾，撤出受水害威胁区域的所有人员，
撤除可能受水害威胁区域的电气设备，有效控制了突水可能造成的危害程度。

（2）及时安设水泵。

疏通完善排水系统，所有涌水地点均安设水泵，
敷设排水管路，共安设各类抢险水泵22台套，排水能力达到800m 3
/h 以上。

6月29日8
时，各突水地点开始排水，有效控制了水位上升趋势。

（3）疏通原有泄水孔，同时施工新孔。

投入各型号钻机5台，30日4时，5－1#泄水孔疏通，泄水量120m 3/h ，缓解了1105工作面排水；7月1日2时，新施工的5－2#、
10－1#、10－2#、10－3#泄水孔相继贯通泄水，泄水量260m 3
/h ，缓解了三采区排水压力。

21时，
1105工作面恢复通风。

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三采区防治水对策
（1）建立灾害性天气的预警和预防机制，完善防治水管理体系和水害应急预案。

（2）完善矿井及采掘工作面排水系统。

保证排水设备齐全完好、系统运转正常可靠，加大排水系统的富裕系数，切实提高水害防御能力；加强水仓、泄水孔、密闭墙的维护管理；凡超过3m 的低洼点均施工放水孔，所有泄水孔不得小于Φ108mm 。

（3）堵塞导水通道，治理地表裂缝和煤层露头。

加强地面巡查，对地表裂缝及时充填堵塞夯实；开挖排水沟渠疏导地表径流，阻止地表水进入井下；治理煤层露头区，堵塞地表水的通道。

（4）留设足够的煤层露头防水煤柱。

设立地表岩移观测站，开展“三带”发育高度研究，确定1煤露头防水煤柱垂深按46m 留设，同时调整了其他类型的防水煤柱。

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结束语
根据发耳煤矿三采区情况，采取了积极有效的抢救措施，提出了防治大气降水的对策。

通过治理，2010年、2011年三采区雨季最大涌水量50m 3/h 左右，治理效果显著，消除了大气降水对三采区的威胁。

参考文献：
［1］中华人民共和国国家标准．矿区水文地质工程地质勘探规范（GB12719－91）［M ］．北京：地质出版社，1991。