汾陽礦區(qū)防治采空區(qū)積水面臨的問題及對策

閆根智

（山西煤炭運銷集團(tuán) 龍山煤業(yè)有限公司，山西 汾陽 032200）

1 汾陽礦區(qū)小煤礦積水特征分析

汾陽礦區(qū)整個井田為北西-南東傾斜的向斜構(gòu)造，開采較早的礦井分布于煤層埋藏較淺的西部、北部，由于開采年代不同，其開拓方式、巷道布置、采煤方法也不相同。多年的開采形成大量的采空區(qū)和巷道，地表出現(xiàn)一些塌陷區(qū)和裂隙。小煤礦關(guān)閉后，其積水的補給、徑流和排泄方式均發(fā)生了變化，并且極為復(fù)雜，其特點如下：

1）補給快、積水量大。汾陽礦區(qū)井田范圍內(nèi)黃土覆蓋大部分地表，內(nèi)有陽城河、虢義河及支流陽泉河等季節(jié)性河流，河兩邊的山地溝壑發(fā)育，河床及溝壑均有基巖出露，礦區(qū)內(nèi)2號、4號、5號煤層大部分采空，9號、10號、11號煤層也有部分開采，地表雨水沿著地表塌陷區(qū)或巖層裂隙進(jìn)入采空區(qū)。因此，地表雨水可在短時間大范圍的對采空區(qū)積水進(jìn)行補給，迅速增加采空區(qū)積水量。另外，由于原小煤礦非規(guī)范開采，未按《煤礦安全規(guī)程》留設(shè)保安煤柱，導(dǎo)致礦井之間隔水煤柱遭到破壞，造成礦井之間互相連通，使得礦井內(nèi)采空區(qū)積水量增大。

2）徑流、排泄通道不固定。原小煤礦開采工藝、技術(shù)設(shè)備落后、采煤方法不正規(guī)，煤炭回采率低，造成資源丟失，致使大氣降水補給在采空區(qū)徑流、排泄的通道不固定。地面降雨補給量發(fā)生變化時，因沖刷堆積作用，煤泥堵塞形成非暢通的通道，或者由于巷道或采空區(qū)再次垮落，造成原通道堵塞。無論以上何種情況，當(dāng)原通道堵塞，積水量增加水壓至一定程度時，都將發(fā)生潰水，形成新的通道。據(jù)調(diào)查，2004年7月汾陽降暴雨，安家煤業(yè)溝口虢義河的洪水從地表塌陷潰入安家煤業(yè)采空區(qū)，經(jīng)維安煤業(yè)最后流入處于低處的汾陽煤礦三號井。

3）礦井之間水互相補給。由于歷年小煤礦生產(chǎn)技術(shù)水平低，多數(shù)礦井實際測量資料少，還有越層越界行為，小礦與小礦之間連通現(xiàn)象十分普遍。生產(chǎn)期間正常排水情況下，小礦井水一般不會互串。關(guān)閉停產(chǎn)后，隨著積水增多，水位上升，小礦積水通過采空區(qū)、巷道以及導(dǎo)水?dāng)鄬雍秃畬酉嗷パa給，致使一些條件簡單的小礦，在相鄰充水條件好的小礦倒灌補給下，迅速充水，最終形成統(tǒng)一的積水體，甚至有的區(qū)域上下組煤層采空區(qū)積水聯(lián)為一體。

4）導(dǎo)水裂隙帶溝通上下煤層之間的水力聯(lián)系。該區(qū)域2號、4號、5號煤層層間距約10 m，9號、10號、11號煤層與5號煤層間距約60 m。經(jīng)計算，2號煤層開采后，導(dǎo)水裂隙帶高度為38.14 m；4號煤層開采后，導(dǎo)水裂隙帶高度為55.52 m；5號煤層開采后，導(dǎo)水裂隙帶高度為56.78 m；9號、10號、11號煤層開采后，導(dǎo)水裂隙帶高度為103.82 m。導(dǎo)水裂隙帶高度全部大于與上層煤之間的間距，導(dǎo)水裂隙帶溝通了上下煤層之間的水力聯(lián)系。

井田內(nèi)因2號煤層采動引起的導(dǎo)水裂隙帶溝通了頂板砂巖、下石盒子組底界砂巖含水層，形成頂板淋水。2號煤層大部分采空，在西部埋深較淺的地段，導(dǎo)水裂隙帶已達(dá)到地表或與風(fēng)化裂隙帶溝通，地表水將通過裂隙灌入2號煤層。經(jīng)實地調(diào)查，井田西部多處出現(xiàn)地表裂隙。9號、10號、11號與2號煤煤層間距57.16～109.61m。9號、10號、11號煤層導(dǎo)水裂隙帶高度已溝通2號煤層，井田西部煤礦在開采9號、10號、11號煤層時，地表也出現(xiàn)裂縫。2號煤層的積水（包括流入2號煤層的地表水）將通過塌陷、裂縫等通道流入9號、10號、11號煤層。同時早期開采9號、10號、11號煤形成的采空積水也會運移至東部采區(qū)內(nèi)。

5）積水位置分布無規(guī)律。原小煤礦開采時，大部分礦井未經(jīng)過正規(guī)設(shè)計，礦井開拓、采區(qū)巷道布置等不規(guī)范，隨意性很大，主要表現(xiàn)在：①有的煤礦2號煤層尚未采完時，開采4號、5號煤層，甚至多煤層同時開采，造成垂向多段采空區(qū)分布。②部分小煤礦局部開采下山煤，形成零星獨立的采空區(qū)。因此，原小煤礦開采方式均會形成無規(guī)律的采空區(qū)，最終導(dǎo)致積水區(qū)位置分布無規(guī)律可循。

2 保留礦井防治水面臨的問題

1）整合保留礦井涌水量會急劇增加。小煤礦的開采，地面塌陷、地表裂縫增多，大量的大氣降水經(jīng)采空區(qū)地面塌陷、地表裂縫等直接潰入井下。本礦區(qū)內(nèi)斷層多為張力作用產(chǎn)生的正斷層，巖層節(jié)理發(fā)育，陷落柱多具有導(dǎo)水性，造成今后開采下組煤涌水量增加。另外，這些煤礦關(guān)閉后，原井下的涌水將直接潰入采空區(qū)，小礦關(guān)閉后，原地面防排水工程，也不同程度地失去作用。

2）采空區(qū)積水補給的時差縮短。主要原因：①原小煤礦開采區(qū)域采后沉陷區(qū)變成地表水的積聚盆地，為大氣降水提供了良好的下泄通道。②地表沉陷形成盆地使得井田地面積水增多，水壓增大，從而增加了地表水滲流的速度，縮短了雨水的下泄時間，極大的縮小了降雨與井下涌水增加的滯后效應(yīng)，加劇了礦井涌水量增加的突然性。

3）防治礦井水難度加大。關(guān)停部分小煤礦后，由于井下積水量大，積水位置分布無規(guī)律可循，實際測量資料少，尤其是小礦與小礦之間補給關(guān)系密切，補給通道常有變化，給防治水帶來諸多問題，增加了難度。

4）新建礦井井筒涌水量增大。煤礦企業(yè)兼并重組整合后，保留的4個礦井，除山西煤銷集團(tuán)龍山煤業(yè)有少部分上組煤外，其余3礦均開采下組煤。由于舊井筒不能利用，有的新建井筒還需穿過上組煤采空區(qū)，既增加施工難度，又增大井筒涌水量。

3 防治水對策與措施

汾陽礦區(qū)面臨的整合后礦井水防治問題，應(yīng)針對性地從以下幾個方面采取措施，確保安全生產(chǎn)。

1）礦井防治水工作必須做到“五?！薄＜丛O(shè)置專業(yè)防治水機(jī)構(gòu)，配齊專業(yè)技術(shù)人員，成立專門的探放水隊伍，建立專項防治水制度，配備專用探放水設(shè)備和搶險救災(zāi)設(shè)備。

2）做好水文地質(zhì)基礎(chǔ)工作。加強對古井老窯和關(guān)閉小煤礦的調(diào)查研究，對小煤礦的位置、范圍和開采層位、開采的時間長短、地質(zhì)構(gòu)造、可能儲水的容量、排水的資料等都進(jìn)行調(diào)查了解，建立水文地質(zhì)臺賬。建立水文地質(zhì)信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)礦井水文地質(zhì)資料、數(shù)據(jù)、圖件、計算評價和礦井防治水預(yù)測預(yù)報一體化。

3）綜合治理小煤礦集中開采區(qū)，防止地表水大量下泄。對關(guān)閉井的井口要填實，井口用混凝土封閉。對地表裂縫、地面沉陷區(qū)、矸石堆進(jìn)行統(tǒng)一平整壓實，修筑集中排洪渠道。對礦區(qū)的溝壑、河床及時疏通，使大氣降雨形成地表逕流自然排泄。根據(jù)不同區(qū)域的開采程度，結(jié)合現(xiàn)狀，統(tǒng)一規(guī)劃，重新修筑地面永久性防排水工程和臨時性防排水工程，做好防治水的第一道防線，最大限度地減少大氣降水、地表水的滲漏補給。每年雨季前開展地面隱患排查治理工作。

4）做好預(yù)測預(yù)報和井下探放水工作。①礦井要制定詳細(xì)的防治水規(guī)劃，對預(yù)測的積水區(qū)制定探放水措施。建設(shè)、生產(chǎn)中必須堅持“有掘必探，先探后掘，有采必探，先探后采”的原則。對于掘進(jìn)中遇到的地質(zhì)構(gòu)造特別是有疑問的地方，應(yīng)進(jìn)行充分合理的分析，并采取針對性措施。②加強水文地質(zhì)分析，對隱覆構(gòu)造和陷落柱及封閉不良的鉆孔要足夠重視，結(jié)合關(guān)閉井開采的采空位置，考慮小礦采空積水的因素，合理布置井巷工程和采區(qū)。③對新涌水的涌水通道及儲水因素等進(jìn)行分析，規(guī)劃好井下含水構(gòu)造、采空區(qū)等隔離煤柱和井下防堵水墻工程。④在對關(guān)閉井開采集中的區(qū)域即大型人為地下水庫下開采下層煤前必須采取科學(xué)的方法，先進(jìn)行探放，做到徹底消除隱患，直至確認(rèn)無積水后，方可進(jìn)行開采。

5）加強井下的排水工作，防止水災(zāi)事故的發(fā)生。根據(jù)小煤礦關(guān)閉后井下涌水量大幅增加的實際情況，保留礦井排水設(shè)施應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)劃分類型合理設(shè)計，配備相應(yīng)排水設(shè)施，確保礦井排水能力充足，提高礦井抗災(zāi)能力。