矿井水害事故相比于瓦斯、煤尘、顶板在采煤事故中占有较大比重[1]。全球采煤国矿井水害防治技术研究已进行多年, 但矿井水害事故仍有发生, 尤其在中国这样地质环境多变的采煤国。特别是位于中国西南地区各类煤矿, 复杂的水文地质条件和矿井水害防治的研究在世界煤矿开采相关技术中占据着重大的作用。在矿井水害防治过程中, 应根据矿井的具体水文地质情况提出和采用具体措施, 确保煤炭生产安全。矿井水文地质条件和水害防治的评价是矿井生产安全工作中的重要组成部分。通过对这些问题的研究, 探明类似水文地质条件下煤矿的水害防治类型, 加强煤矿开采施工安全防范, 保护人们的财产和人身安全。
在地层区划上, 本矿区位于扬子区昆明昭觉分区威宁小区南东边缘地带。地层主要特点为:出露地层有震旦系上统、寒武系下统、志留系中统、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、第三系和第四系;缺失寒武系中、上统、奥陶系、志留系上下统及白垩系;上古生界分布广泛, 发育较全;泥盆系和石炭系属独山型。
区域所处构造位置属扬子准地台黔北台隆六盘水断陷威宁北西向构造变形区, 主构造线呈北西-南东向, 表现为北西向的褶皱和断裂构造发育, 主体构造为六盘水向斜。组成向斜的地层主要为上二叠统、三叠系和侏罗系, 前两者多分布于两翼, 后者则常残留在向斜核部。在六盘水向斜南东转折端, 北东向断裂及次级褶皱发育。
该煤矿位于六盘水向斜北东翼南东转折端附近, 构造中等, 含煤地层出露于上覆飞仙关组与下伏峨眉山玄武岩组成的对峙高山所夹谷地中, 区内小溪发育, 以大老地-店子上为界, 以西流入巴郎河, 以东流入百车河, 流量雨季大, 旱季小。与矿床充水有关的地层, 主要为三叠系下统永宁镇组、飞仙关组, 二叠系上统龙潭组、峨眉山玄武岩组。
矿区范围断层发育, 主要分布在东部龙潭煤组和飞仙关组中, 断层破碎带均为砂泥质充填, 胶结密实, 富水性弱。综合各勘探钻孔中揭露的正、逆断层来看, 揭穿断层带时冲洗液的消耗和孔内水位未见异常现象。
含煤地层和飞仙关组地下水的活动, 以沿岩层层面运动为主, 垂直运动仅在风化带范围内占主要地位。在正常情况下, 含水层间的水力联系在深部是不明显的, 或者不存在水力联系。特别是飞关仙组与煤系间, 有一层稳定的泥岩层相隔, 使煤系与其上覆各含水层不发生水力联系。煤系与茅口、栖霞组灰岩间有峨眉山玄武岩相隔, 峨眉山玄武岩含水性极差, 是较好的隔水层, 因此, 在正常情况下, 煤系与茅口、栖霞组灰岩不存在水力联系。
原详勘阶段, 对各地层有代表意义的泉点进行了长期观测, 每隔5~10天观测一次, 时间为一水文年。其流量动态变化与大气降水的关系密切, 矿区地下水动态具有季节性变化规律。每年5~9月为丰水期, 10~12月为平水期, 次年的1~5月为枯水期, 而溪流、河水流量也是5~9月最大, 其间出现3~5次峰值, 10~12月较大, 1~5月最小甚至干涸。
该煤矿地下水的主要补给方式为大气降水, 含煤地层基岩裂隙水是矿井充水的主要来源[2]。大气降水受季节影响显著, 所以矿井在雨季进行开拓和回采时要加强地表和井下的疏排水工作。矿井内没有老窑, 但地层浅部曾进行过回采, 封闭的巷道和采空区内必然含有一定的积水, 对于矿区煤矿的安全生产无疑是一大威胁。因此, 在临近这些区域时, 必须利用钻孔进行探放水, 确保矿井的安全生产。
井下直接充水含水层为龙潭组及飞仙关组下段的裂隙含水层, 局部具有承压性, 在回采过程中不能掉以轻心, 做好防透水工作。矿区断层破碎带胶结密实, 富水性和导水性均比较弱, 不排除个别断层或断层破碎带局部能够导水。并且在矿井开拓和工作面回采过程中, 受工程扰动的作用断层破碎带的导水性有可能增加, 所以仍要防止地下水沿断层破碎带涌入采掘空间, 须留设必要的防隔水煤柱。
由于六盘水水文地质条件的复杂, 煤矿水害防治工作在煤矿生产的实际应用中有一定的差距, 因此要对矿井的水害防治技术进行更深层次的研究和探索。以下是通过水文地质条件分析提出对该煤矿的水害防治措施:
(1) 疏水降压:在下部煤层回采工作面运输巷、回风巷每掘进一段距离后在工作面迎头施工顶板穿层钻孔至采空区下界位置将采空区积水放干。
(2) 注浆堵水:对巷道需穿过的导水断层在穿过前一定距离进行预注浆加固阻水;对影响采煤、掘进安全, 有可能突水的其它地点, 进行预注浆。
(3) 井下排水:井底车场设水仓、泵房, 集中排水, 水泵通过敷设在副斜井的排水管路将井下涌水排至地面矿井水处理站。
(4) 地表水防治措施:在场区靠山侧修筑截洪沟, 将山洪引至河流;工业广场内雨水采用排水系统。
(5) 做好水害隐患排查工作, 尤其是受上覆采空影响的矿井采掘头面, 确保采空积水得到彻底疏放[3]。
研究分析, 该煤矿存在的主要水害类型有基岩裂隙发育成为矿井充水通道、地层浅部回采积水、巷道积水和采空区积水、矿区断层破碎带胶结密实, 富水性和导水性均比较弱等。针对这些水害可采留设防治水煤岩柱、疏水降压、注浆堵水、井下排水、地表水防治等措施。
摘要：随着煤矿开采深度的不断加深, 矿井水文地质环境日益变化。因此, 开展矿井水文地质条件评价研究对矿井水害防治具有重大意义。本文以六盘水某煤矿为研究对象, 依据地质勘查手段, 查明该煤矿及类似煤矿水文地质环境对矿井水害防治的影响。加强矿井安全防范, 减少生命财产损失。
关键词：矿井水害,水文地质条件,富水性,充水条件
[1] 冯建川.常兴煤业水文地质条件分析与矿井涌水量预测[J].煤炭与化工, 2018, 41 (06) :56-58.
[2] 贺东.煤矿水文地质特征及矿井水害的防治措施[J].科技风, 2018 (23) :148.
[3] 王彦君.庞庞塔煤矿水文地质条件及安全性评价[J].煤炭与化工, 2017, 40 (12) :118-121.
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