对矿井开采受水害影响程度和防治水工作难易程度的评价及建议

1 对矿井开采受水害影响程度的评价

(1) 大气降水及地表水影响评价:井田内地表水属黄河流域汾河水系的潇河的Ⅰ级支流-白马河的上游支沟。井田内无大的河流和其它水体, 较大的沟谷为位于北部的荣家沟。沟谷平时干涸无水, 雨季有短时期洪水排泄。降水多集中在7、8、9三个月份。井田北部白马河河床下煤层埋藏较浅, 河水和冲积层水对煤系含水层存在水力联系。丰水季节河水可通过第四系松散地层渗透向矿井间接充水, 地表水对矿井采掘活动有影响。

(2) 太原组灰岩地下水影响:太原组8、9、12、15号煤层为本区主要可采煤层, 其直接充水含水层主要是太原组石灰岩含水层。该含水层主要由K2下、K2、K3、K4四层石灰岩组成, 单层厚度0.80m～4.59m。单位涌水量为0.004～0.02L/s·m, 渗透系数为0.009～0.161m/d, 为弱富水性。据井田内及周边生产矿井的生产实践证明, 开采8、9号煤层井下涌水量一般为40～55m3/d。预算瑞龙煤矿矿井8号煤层正常涌水量为150m3/d, 最大涌水量一般为234m3/d。9号煤层正常涌水量为170m3/d, 最大涌水量为250m3/d。15号煤层目前掘进巷道正常涌水量为720m3/d, 最大涌水量为1320m3/d。太灰水不会对矿井采掘工程造成影响。

(3) 山西组砂岩裂隙水影响:山西组砂岩裂隙含水层是6号煤层开采的直接充水含水层, 由K7砂岩及其层间砂岩组成。其中K7砂岩岩性为粗—中粒砂岩, 砂岩裂隙一般不发育, 仅局部见有开口型裂隙。单位涌水量为0.004～0.028L/s·m, 渗透系数为0.0015～0.067m/d, 为弱富水性。矿井开采初期涌水量稍大, 中期随着开采时间的延续, 矿井涌水量有逐渐减小的趋势。到开采后期, 随着开采面积增大, 坍塌裂隙发育到地面, 这时大气降水可能通过塌陷裂隙渗入矿井, 致使矿井涌水量有所增加, 而伴随季节的变化而变化。据估算整合后, 开采6号煤层正常涌水量为176m3/d, 最大涌水量为272m3/d。山西组砂岩裂隙水不会对矿井采掘工程造成影响。

(3) 奥灰岩溶水影响评价:井田内奥灰水最高水位标高为581m～593m, 15下号煤层最低底板标高845m, 奥灰水水位低于15下号煤层最低底板标高, 奥灰水对瑞龙煤层开采无影响。

(4) 采空区积水影响评价:井田内采空区积水。经估算6号煤层积水量累计约19.6万m3;8号煤层积水量累计约40.5万m3;9号煤层积水量累计约33.5万m3。全井田采空区积水量累计约93.6万m3。采空区积水对本煤层和下伏煤层的采掘工程有影响。

综上所述, 瑞龙井田及周边相邻矿井6、8、9号煤层采空区存在积水, 对同层煤及其下伏煤层的采掘工作有影响, 积水范围、积水量基本查明。

2 对矿井防治水工作难易程度的评价

(1) 地表水:由于井田北部煤层埋藏较浅, 在白马河水可通过第四系松散地层渗透向矿井间接充水, 一定要按规定留足河道隔水煤柱, 沿沟谷建设排洪渠道, 防止洪水侵入造成危害, 检查并按规定填埋废弃小窑井口和地表塌陷裂缝。

采掘工作面在过井田内沟谷地段时, 对工作面上部及时观测, 出现采空沉陷裂缝及时回填, 减少入渗的裂隙通道, 井下回采工作面可进行回填采掘, 以减小下沉空间, 减少导水裂隙带, 减少入渗量, 地表水害防治水工作简单。

(2) 煤系地层裂隙水:煤层的直接充水含水层主要为老顶砂岩裂隙含水层和灰岩岩溶裂隙含水层, 这些含水层水沿着构造裂隙及回采放顶冒落裂隙带直接向矿井充水, 但是其水量较小, 补给较差。矿井排水系统基本健全, 煤系地层裂隙水防治水工作简单。

(3) 矿井内及周边煤矿采空区积水:井田及周边相邻矿井6、8、9号煤层采空区存在积水, 对同层煤及其下伏煤层的采掘工作有影响, 积水范围、积水量基本查明。因此, 将来在采空区附近开采时, 根据上组煤采空区积水分布及下组煤采掘情况, 编制专门探放水设计, 由专业探放水队伍依据相关规程规范进行探放水工作, 探放水工作从技术上容易进行 (表1) 。

3 对防治水工作的建议

(1) 应建立完备矿井测量及资料管理系统, 应建立周边煤矿的图纸的定期交换制度, 及时掌握井田相邻区域采掘情况, 为采空区积水防治工作提供依据。

(2) 由于井田内及周边开采历史较久, 形成了大量古空区, 由于缺乏资料记载, 其采空范围不明, 是采空区积水防治工作中最大的难点。应加强调查走访和采空区探查工作, 为矿井探放水工作指明方向, 提高探放水效率。

(3) 在矿井建设中和生产过程中, 应加强地质及水文地质资料的收集整理工作, 总结矿区内构造发育、矿井突水等规律及经验, 以便采取有效措施为生产服务。

(4) 充分认识采空区积水具有动态变化的特征。随着采空区和小窑的停采和关闭, 采空区积水范围和积水量都呈增加趋势, 应定期调查、修编充水性图。做好本矿井水文地质观测工作是完成好此项工作的必备基础。

(5) 在6、8、9号煤层采空积水区下回采前, 应根据积水情况制定专门防排水预案, 或提前探放水消除安全隐患。

(6) 矿井生产要严格执行矿井防治水工作相关标准、规范和要求, 认真贯彻“预测预报, 有疑必探, 先探后掘, 先治后采”的原则, 确保矿井的安全生产。

(7) 探放老窑积水时, 要制定预防有害气体溢出伤人的预防措施。

(8) 强化矿井防治水工作的管理。

摘要：大气降水及地表水、太原组灰岩地下水、山西组砂岩裂隙水、奥灰岩溶水、采空区积水等对矿井开采影响的评价。

关键词：地下岩溶水,水文地质,采空区