2018小煤矿开采水文地质存在的问题及防治措施
系地层灰岩含水层除接受渗漏补给外，在构造影响下局部接受奥陶系灰岩地下水的补给，下面是小编搜集整理的一篇相关论文范文，欢迎阅读借鉴。随着资源储量的不断减少，开采深度的不断加大，煤矿的开采环境渐趋复杂，水害问题突出，尤其是地方小煤矿，形势更加严峻.因此，合理了解矿井水文地质条件是保证煤矿安全生产的前提和必要条件，更是提高煤矿生产工作效益和良好社会效益的重要措施.
1矿区概况
目前，沙河市小矿井均处于停产阶段，井田范围均被第四纪沉积物覆盖，勘探深度范围内，地层自下而上为奥陶系，石炭系，二叠系及第四系。含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。随着多年的开采，煤炭储量不断减少，仅剩下组煤可供开采。矿井地质构造简单，有少量岩浆岩侵入。
2下组煤开采充水条件分析
2.1矿井水文地质背景
矿区属于邯邢水文地质单元中基本独立且封闭的百泉水文地质单元。单元东北界为邢台大断层;西界为寒武系中统毛庄组相对隔水层;南界为北名河地下分水岭。地下水总体流向为NNE-NE向，至邢台百泉排泄。
2.2地表水对煤层的开采影响矿区范围内无大的地表水体，仅洪水季节有短暂水流。邻近矿井多年的开采实践证明，地下开采不会受到地表水系影响。因此，可以确定下组煤不会受到地表水影响。
2.3含(隔)水层
井田内对开采9号煤产生影响的主要含水层有大青灰岩裂隙岩溶含水层、本溪灰岩裂隙岩溶含水层、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。
(1)大青灰岩裂隙岩溶含水层厚度2.25~9.63m,岩性为灰、深灰色石灰岩，窝状溶孔与小溶洞发育，裂隙多被方解石或泥质充填或半充填。正常情况下可疏性较强。可以实现对大青灰岩含水层的可控疏降。
(2)本溪灰岩裂隙岩溶含水层厚度1.4~11.72m.岩性为深灰色含泥质灰岩，局部岩溶裂隙发育。富水性很不均一，局部可能与奥灰存在一定的水力联系。岩溶裂隙联通性好，可注性强，进行全面注浆改造后可形成稳定的隔水层。
(3)奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层平均厚度110~160m.岩性主要为巨厚层状灰岩、角砾状灰岩等组成，岩溶裂隙发育富水性强，补给量大，一般难以疏干，为矿井的间接充水水源，一旦存在隐伏构造及导水裂隙，将成为主要补给水源和矿井突水水源。因而是下组煤安全开采的重点防治与预防对象。
2.4地下水的补给径流与排泄条件
地下水的主要补给来源是大气降水和沟谷河床渗漏。煤系地层灰岩含水层除接受渗漏补给外，在构造影响下局部接受奥陶系灰岩地下水的补给。除奥灰含水层外，各含水层天然补给量较小，径流条件较差。地下水径流受地形、地质构造控制，形成7个径流带。受采矿、工农业生产和生活用水的影响，地下水主要以人工排泄为主。
2.5矿井充水因素分析
2.5.1充水水源
(1)大青灰岩裂隙岩溶含水层水。金磊矿单位涌水量为0.0011~0.29L/sm,渗透系数为0.62~6.56m/d,富水性较弱;启瑞矿单位涌水量为0.0037~0.18L/sm,渗透系数0.1116~3.086m/d,富水性较弱;裕丰矿单位涌水量为0.00357~0.123L/sm,渗透系数0.0024~2.91m/d,矿化度0.646~1.064g/L,富水性中等。含水层位于为9号煤顶板冒落范围内，煤层开采后，顶板淋水更加突出，是煤层开采的直接充水水源之一。
(2)本溪灰岩裂隙岩溶含水层水。富水性中等，在局部与奥灰存在水力联系的块段富水性较强。是煤层开采的直接充水水源之一。含水层与上下软岩层形成下组煤与奥灰含水层间的相对隔水层。
(3)奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层水。金磊矿单位涌水量为0.883~18.15L/sm,渗透系数为0.95~11.54m/d;启瑞矿单位涌水量2.78L/sm;裕丰矿单位涌水量0.0195~2.662L/sm.开采下组煤时，由于奥灰水的水压力较大，富水性强，可能会通过隐伏构造或采煤裂隙涌入矿井，成为矿井的主要水患。因此应采取有效的防治措施，保证安全。
(4)老空水。矿井周边小煤矿开采活跃，开采历史较长，不同阶段生产形成的采空区积水范围、积水量不清楚。当采掘工作面接近或揭露采空区积水时，老空水将成为矿井的直接充水水源，老空水突水迅速，水量大，危害极大，要重点防范。
2.5.2充水通道
(1)断层。金磊矿仅发现一条正断层，设计的运输和回风大巷将穿过该断层，断层的导水性及富水性未知。启瑞矿掘进过程中发现并揭露7条不导水断层，控制程度较高。裕丰矿仅在边界2条落差较大的断层。矿井中其它区域不排除存在导水及富水断层的可能，煤层的采动影响也可能造成断层的活化而导水，尤其当断层导通奥灰含水层时威胁安全开采。为确保掘进及回采安全，应采取超前探放水措施，做到有疑必探，先探后掘的原则，保证安全生产。
(2)陷落柱。煤矿中均未发现陷落柱，根据相邻矿井资料，矿区具有陷落柱发育的条件，不排除在井田范围内存在导水陷落柱的可能，尤其是在采煤过程中，初始的地应力平衡会遭到破坏，改变部分陷落柱的水文地质特性，导通含水层水，形成矿井危害。因此，下组煤开采过程中应引起注意，查明陷落柱的发育情况，预留安全煤柱及采取其它相应的预防措施。
(3)采煤引起的导水裂隙。矿井生产中，形成的冒落带和裂隙带可能联通含水层水和老空水进入矿井，底板裂隙带将降低相对隔水层的阻水能力，尤其是采动裂隙与导水构造联通诱发奥灰突水。成为矿井重要的充水通道。应引起高度重视。
3矿井涌水量
根据大青灰岩含水层所占比例折算，综合利用单位降深法计算及富水系数比拟法分别可知，金磊矿矿井涌水量包括-109m和-220m两个水平涌水量构成，其正常涌水量和最大涌水量为分别为318m3/h、572m3/h.启瑞矿矿井正常和最大涌水量分别为124m3/h、237m3/h.裕丰矿井正常和最大涌水量为32m3/h、60m3/h.
通过以上的计算分析可知，开采下组煤时的矿井涌水量中顶板冒落范围内的大青灰岩含水层水构成了矿井涌水量的大部分水源，大青灰岩含水层的厚度小，富水性弱至中等，一般情况下可以进行可控疏降。其它充水水源中本溪灰岩含水层岩溶裂隙发育程度受构造影响，局部可能与奥灰存在一定水力联系，奥灰含水层厚度大，储存量及补给量大，一旦导通成为上覆含水层的主要补给水源，对矿井安全造成威胁。并且由于该区小煤矿生产形成的采空区积水范围和积水量不清，当采掘接近或揭露采空区积水时，将成为直接充水水源，因此，应引起足够的重视。
4防治水措施
4.1巷道掘进前防治水措施
巷道掘进前采用井上、下综合探测技术，以查明设计采掘区域可能存在的导水构造、老空水分布、巷道底板及侧方含水异常区的分布情况。对于圈定的含水异常区，必须利用钻探方法进行探查。
根据探查结果，制定相应的治理方案与措施，为巷道安全掘进奠定基础。
4.2巷道掘进阶段防治水措施
(1)物探超前探。在巷道掘进前首先采用综合物探手段进行超前探测，确定地质异常体位置和范围。鉴于物探结果的多解性，应采用多种物探方法进行互相印证，以提高探测结果的可靠性。
(2)钻探超前探。巷道迎头至少布置3个斜下方的超前探查孔，以控制巷道正前方、两侧及底板含水构造。实际超前距和套管按《煤矿防治水规定》执行。
(3)物探异常区验证。对综合物探探测的异常区应布置专门的钻孔进行验证，钻孔方位与个数依据异常体与待掘巷道的位置关系确定。
(4)物探异常体治理。分析异常体与奥灰含水层是否存在水力联系，并采取超前预注浆进行治理后方可继续掘进。
4.3工作面回采前防治水措施
采用物探对一定范围内的底板、老空水、隐伏导水构造及裂隙发育带的情况进行探测并利用钻探进行验证，对已验证的导水构造、富水异常区和底板薄弱带进行注浆加固并检验效果至满足要求为止，最大限度降低底板突水的风险。对影响范围内的老空水，提前进行疏放。
4.4工作面回采及采后防治水措施
奥灰突水通过导水通道导升，且具有一定的滞后性，可将本溪含水层作为检测层，通过检测水位和水质在开采前后的动态变化做出预报。开展底板破坏深度检测、底板水害预警等工作，回采结束后，建立水闸墙。
4.5其他防治水措施
对边界及探测到的较大断层预留防隔水煤(岩)柱，完善排水系统，建立矿井防水应急救援系统，提高全员防治水培训。
5结语
目前该地区小煤矿仅剩9号煤可供开采，地质条件相对简单，矿井主要充水水源是大青灰岩水和本溪灰岩水，主要水患是奥灰水和老空水。在开采过程中，综合利用物探、钻探等超前探技术并采取合理的防治水措施来有效降低水害事故的发生，确保矿井的安全生产。同时，也能够为其他类似煤矿实现煤层安全带压开采提供一定的参考。
参考文献：
孙强，贾纪旺，魏宗红，等.山东济宁何岗煤矿下组煤水文地质条件研究.山东国土资源，2012,28(8)：26-32.
黄建中.煤矿水文地质条件分析与防治策略.能源与节能，2015(9)：44-45.
田振洪.章村矿下组煤带压开采地质条件分析.河北煤炭，2009(2)：27-28.
白峰青，李冲，徐玉增，等.葛泉矿带压开采9号煤底板突水危险性分析.煤矿安全，2010(6)：106-108.
张子平，李永禄.冯记沟煤矿水文地质条件和充水因素分析.中国煤炭地质，2008,20(1)：29-30.
郭兵兵，孙文标，刘长武.煤层开采导水裂隙带发育高度研究综述.科学技术与工程，2015(17)：100-108.
杜文堂，杨会双，贾向新.煤层隔水底板稳定性可靠度分析.河北工程大学学报(自然科学版)，2008,25(2)：62-64,75.
李泾妮.煤炭开采环境影响研究.太原：太原理工大学，2011.
李向银.试论矿井超前物探与超前钻探综合利用技术.中国新技术新产品，2013(7)：32.
梁军平.浅析掘进巷道顶板综合防治水技术.科技创新与应用，2015(28)：131.
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