坑柄礦水文地質特征及防治水策略范文

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摘要：坑柄礦井水文地質條件為中等型，地表上無大河流經，巖層含水不均勻，富水性弱。分析坑柄煤礦水文地質特征，尋找礦井水害的主要因素，提出了礦井水害防治措施和對策。

關鍵詞：坑柄礦；水文地質；水害；防治對策

坑柄井田位于福建省龍巖市西北部，井田地貌屬侵蝕型、中低山丘陵，山嶺溝谷呈東西走向延伸，西端折向南東。區內地形復雜，溝谷切割較深，水系受地形控制，無大的地表水體，僅有季節性溝谷水，東南部坑柄內坂溪向東南經湖坑等地注入小池溪。

1礦井水文地質特征

1.1大氣降水及地表水

礦井涌水量動態變化與大氣降水密切相關，大氣降水對地下水的補給程度和對礦坑涌水量的影響隨深度增大而減弱。坑柄井田南部的煤系大都被翠屏山組巖層覆蓋，因此大氣降水對其的充水影響會比淺部礦井弱。

1.2斷裂構造帶的導水性

坑柄井田斷裂構造的力學性質多為壓性和壓扭性，其充導水性較弱。F5、F2、F1邊界斷層充導水性弱。F5是貫穿坑柄井田中部的大斷層，為壓扭性斷層。沒有發現明顯的出水點；在生產中，F5斷層沒有發生大的涌水現象，個別揭露F5斷層時，初期少量涌水，隨著井巷的延伸逐漸變小，說明地下水以靜儲量為主。F5-1斷層為F5伴生斷層，局部導水性較好。地表未見明顯出水點，鉆孔揭露時均未發生“全漏”現象；當巷道和采面遇見F5-1斷層時，淋水和涌水都較大，如435水平在東翼2號煤層采面，該斷層從435～485m標高的2號煤層中上部穿過，幾條沿煤上山巷道靠近F5-1斷層時，皆因大淋水發生冒頂，危及生產，其水源主要來自翠屏山組底部含水層段。西部F2邊界斷層，地表未見明顯出水點；南部F1邊界斷層，地表沒有出水點，6-3、S-1鉆孔揭露時，泥漿消耗小，水位未發生異常反映，巖芯沒有含水標志。

1.3巖層的含水性

據鉆孔簡易水文地質觀測資料統計，巖層的富水規律主要表現為：從平面上看，由西向東富水性增強。除基巖風化帶外，坑柄井田南部各次勘探施工的鉆孔有21個涌、漏水點，其中4線以東有15個，4線以西只有6個；從標高上看，14個涌、漏水點主要分布在370m標高以上，說明在剖面上，由淺而深富水性變弱；從層位上看，14個涌、漏水點主要發生在翠屏山組；從巖性上看，主要發生在砂巖和泥質砂巖等脆性巖層中。

（1）第四系主要由基巖風化的殘積一坡積物及溝谷中洪積-沖積物組成，厚0～10m，主要分布在東南部，含季節性孔隙型潛水，富水性弱至中等。

（2）基巖風化帶含水巖組，基巖風化帶深度平均為56.28m，最深113.72m（4-3鉆孔），含孔隙或孔隙-裂隙型潛水，含水不均勻，富水性弱-中等。

（3）翠屏山組，為童子巖組第三段蓋層，含裂隙承壓水，含水不均勻，富水性弱—中等，勘探施工的10個鉆孔均有揭露。翠屏山組底礫巖含水不均勻，富水性一般較弱。翠屏山組主要富水部位在底礫巖之上的砂巖中。

（4）童子巖組第一、三段含水巖組，含裂隙承壓水，含水不均勻，富水性弱。勘探中有3個鉆孔在該層段發生全漏，但易于堵漏。經鉆孔巖芯檢查，發現一般裂隙不發育，脆性巖層局部裂隙較發育，但裂隙多被石英脈所充填。對CK9、CK10、CK24、S—1共4個鉆孔進行10次降深抽水試驗，單位涌水量0.0094～0.1737L/s•m，平均0.0661L/s•m；滲透系數0.0388～0.7977m/d，平均0.3147m/d。

（5）童子巖組第二段及文筆山組隔水巖組裂隙不發育，為穩定隔水巖組。

（6）棲霞組灰巖含水巖組，礦區各次勘探均有鉆孔見灰巖，巖芯檢查發現其裂隙發育，但均被方解石脈和石英脈所充填，含水性差，富水性弱。勘探施工鉆孔所見的灰巖，據鉆探、水文測井和巖芯檢查，都表示其不含水。從以上分析可以得到結論：礦坑的主要充水因素是由大氣降水滲透補給的翠屏山組含水巖組的越流補給及花崗巖體含水巖組的側向補給。

1.4充水水源和充水途徑

礦井的充水水源以大氣降水為主，充水途徑為淺部采區及小煤窯卸壓地段造成的“三帶”波及地表的塌陷及裂隙裂縫，相當一部分的充水通道和井巷連通，降水和溝流直接貫入巷道或廢棄老窯中［1］。

2礦井涌水量

坑柄煤礦礦井涌水量主要由含水層中的裂隙承壓水構成，主要靠大氣降雨補給。從近年來各觀測站收集的數據來看，礦區礦坑涌水量隨季節變化而變化，雨季大旱季小，礦坑涌水量變化與大氣降水關系密切。近幾年來，坑柄煤礦雨季涌水量觀測的情況見表1。據對礦井涌水量動態變化的觀測，表1表明大氣降水對地下水的補給程度和對礦坑涌水量的影響隨深度增大而減弱。礦井上部采空區卸壓后產生裂隙、裂縫波及地面，暴雨時，與地表水溝通，通過裂隙、裂縫涌入礦坑，將導致礦坑涌水量增加，從而增加礦井排水量。

3礦井充水因素分析

根據水文地質調查資料，結合礦區地質報告、現狀安全評價報告和礦山開采的實際情況等資料，經過綜合分析認為造成礦山水害隱患的主要因素表現在以下4個方面：地表水、地下水、生產礦井采空積水區和老窯采空積水區。

3.1地表水

據調查，礦區內無湖泊、水庫等地表水體。礦區內地表水體主要是溝谷水，溝谷水通過地表風化裂隙帶、構造裂隙帶以及采動“三帶”等補給礦井。據礦井涌水情況觀測分析，表明地表溝谷水對地表淺部具有一定的充水影響，與深部承壓含水層之間存在弱水力聯系，是礦井間接充水來源之一。

3.2地下水

坑柄井田地下水主要受大氣降水補給，大氣降水首先補給第四系和基巖風化帶中的潛水，然后通過裂隙或構造破碎帶等通道補給基巖承壓水，淺部補給條件好，深部則差。由于覆巖變形形成的導水裂隙帶具有較強的導水性能，當其發展到與含水層貫通時，含水層中的地下水就會沿裂隙發生滲流，因此地下水也是坑柄礦充水來源的一部分。

3.3生產礦井采空區積水

現生產水平以上采空區均為本礦連續開采區，無水患危險。目前采區采取自然排水法，未出現井下水患及其事故。隨著開采的繼續，采空區的增多，可能在后續中存在積水的采空區。3.4老窯采空區積水礦區周邊小煤窯大部分屬平硐開采，其礦井水則通過抽、排的方式排到平硐流出，礦區內小窯硐口位置與地面水體距離較遠，不受地面水體的影響。坑柄礦井設計范圍內周邊生產小窯及封閉老窯開采及積水情況如下：

（1）廖某+571硐口標高的小窯主要開采22#、23#煤層，最低開采標高+542.63m，暫無生產，采空區無積水。

（2）廖某+601硐口標高的小窯主要開采2#、7#煤層，最低開采標高+558.22m，屬下山開采，暫無生產，采空區無積水。

（3）祝某+585硐口標高的小窯主要開采22#、23#、24#煤層，最低開采標高+542.63m，暫無生產，采空區無積水。

4礦井防治水對策

為了保證礦井建設和生產的安全，防止水害事故的發生，通過結合坑柄礦的水文地質資料，依據煤礦防治水的總原則：“預測預報，有疑必探，先探后掘，先治后采”采取防、堵、疏、排、截的綜合治理措施，具體問題具體分析，提出針對坑柄礦的防治水措施。

4.1地面措施

由于地理位置特殊，礦地面一條排洪溝從560井口至生活區直貫穿到辦公樓。560井口上游是小窯開采的矸石大量堆積之處，倉庫、職工部分住房、辦公樓等建在排洪溝之上，同時礦煤臺位于內坂河道邊，一旦山洪爆發引起矸石堵塞河溝（河道）對以上設施、設備和人員將造成一定的危害，為此須采取以下措施：

（1）在大雨期間，對硐口認真觀測涌水量，做好涌水量動態分析；對矸石山設立觀察點不間斷現場監察。

（2）在暴雨期間，對河道進行清理矸石淤泥，嚴防堵塞。汛后根據受災情況酌情及時疏通。

（3）對生活區住房后山坡，汛前全面檢查，挖掘排水溝，及時處理危險坡段，對房前屋后水溝保持暢通。

（4）設立分洪攔壩為第一道分洪，采用沙包及木板攔截。

4.2井下措施

（1）+485平硐以上的防、堵、疏、排、截水重點是：防止雨季時平硐以上的水涌入+485以下，+485水平巷道多處與上部小窯及地表水有聯系，雨季+485平硐水量大大增加。雨季水量大時應在五采區485上部車場設置臨時攔水壩進行攔水，防止485水平水往下水平灌。

（2）井下攔截水地點主要在五采區+435水平，具體采取措施如下：+435目前涌水情況，正常涌水量25m3/h，最大涌水量60-85m3/h；目前水倉容量約600m3，可以滿足要求。若井下某一水平涌水量突增時，應先查明涌水量突增的水源及水量情況，然后根據查明情況及可能威脅中央泵房（330、172水平）的排水，在相應地點采取臨時貯水的措施；設置攔水壩進行臨時貯水。

4.3綜合措施

（1）加強地表巡查工作，做好雨季“三防”工作，在上水平礦井修筑擋水墻，采取“防”、“堵”、“疏”、“引”、“截”等措施，以減輕下水平排水負擔。

（2）應對采空區的分布范圍和積水情況做好調查工作，設計要求在開采時應按照有關規定專項設計留設保安煤柱，在生產過程中應注意觀測，需摸清采空區狀況，隨時注意井下水量變化，對礦井生產地點的滴水、淋水情況進行調查和觀測，提早采取有效的探放水措施，留設足夠的煤巖柱。

（3）確保礦井中央泵房排水水泵及排水設施完好、供電安全可靠，礦井總排水能力達到要求。

參考文獻

[1]許福美.坑柄礦井的水源分析與水害防治.礦業安全與環保，2007，34（1）

作者：賴金華 單位：福建煤電股份有限公司坑柄煤礦