哈密大南湖七號煤礦侏羅系裂隙孔隙水害防治

哈密大南湖七號煤礦侏羅系裂隙孔隙水害防治

摘要：哈密大南湖七號煤礦受侏羅系裂隙孔隙含水層的影響，巖石遇水泥化，巷道底板泥濘，綜掘機下陷，威脅礦井安全生產。本文通過綜合運用各種防治水的技術措施，先進的管理模式和預測預報設備，消除礦井水害。關鍵詞：裂隙孔隙；巖石遇水泥化；防治措施礦井水災，是煤礦五大自然災害之一，在煤礦生產中，透水是僅次于煤礦瓦斯突出的嚴重事故[1]。一旦發(fā)生水災，不僅會影響礦井的正常生產，給管理帶來困

難，有時還會造成人員傷亡和淹井事故，導致礦井停產和不必要的經濟損失，危害十分嚴重。據(jù)統(tǒng)計，目前受水害威脅的礦井約占國有重點煤礦礦井總數(shù)的48%以上[2]。我國是世界上主要產煤國,是受水害危害最為嚴重的國家之一。所以做好礦井防水工作，是我國保證礦井安全生產的重要內容之一。一、概況大南湖七號煤礦位于新疆哈密市大南湖礦區(qū)，礦井設計生產能力為12.0Mt/a，配套建設12.0Mt/年選煤廠一座。井田位于吐哈盆地東段南部的戈壁沙丘平原和低山丘陵區(qū)，為無植被荒漠區(qū)。井田共含29層編號煤層，其中可采及大部可采煤層18層，可采煤層平均總厚度68.40m。主采煤層位于侏羅系中統(tǒng)西山窯組。煤層整體為走向北東向，傾向南東的復式向斜形態(tài)，傾角較緩，一般為3-15°。礦床充水來源于侏羅系中統(tǒng)頭屯河組和西山窯組裂隙孔隙弱含水層及大氣降水。井田地層及煤層頂?shù)装鍘r石力學強度低，穩(wěn)固性差，巖石遇水泥化，巷道底板泥濘，綜掘機下陷，對礦井安全生產構成一定威脅。二、礦井充水條件分析（一）地表水體及大氣降水對礦井開采的影響井田內無常年流動的地表水體，全年降水量不足40mm，平均蒸發(fā)量3064.3mm，對礦井開采無影響。（二）構造對礦井充水的作用及影響井田總體呈復向斜構造。向斜軸向呈緩波狀起伏的近東西向，地層產狀平緩。井田斷裂構造不發(fā)育，煤層賦存區(qū)內未發(fā)現(xiàn)斷層存在,構造類型屬簡單構造類

型。(三)含水層對礦井充水的作用及影響根據(jù)井田地層含水層，劃分為新近系上新統(tǒng)葡萄溝組弱富水含水層、侏羅系中統(tǒng)頭屯河組和西山窯組裂隙孔隙弱含水層。（1）新近系上新統(tǒng)葡萄溝組弱富水含水層為河流相土灰黃色、淺紅色泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖互層，底部以礫巖、砂礫巖與下伏地層侏羅系、石炭系等地層呈超覆不整合接觸。根據(jù)鉆孔簡易水文觀測資料，新近系含水層富水性弱。該含水層為間接充水含水層。（2）侏羅系中統(tǒng)頭屯河組裂隙孔隙弱含水層上部褐黃色礫巖，紫紅色礫巖，泥巖互層；下部為雜色泥巖、泥質粉砂巖互層，夾中細砂巖，底部夾灰白色泥灰?guī)r。此地層巖石較完整，裂隙不很發(fā)育，根據(jù)抽水鉆孔試驗資料，滲透系數(shù)（K）為0.009574m/d，單位涌水量（q）0.00592L/s·m，(q<0.1L/s·m)，此含水層富水性弱，為間接充水含水層。(3)侏羅系中統(tǒng)西山窯組裂隙孔隙弱含水層主要由灰綠色、褐黃色、深灰色泥巖、粉砂巖、粗砂巖、礫巖及煤層不均勻互層，為區(qū)域的主要含煤地層，地表局部零星出露。西山窯組地層垂向上含煤性不均一，由下而上呈現(xiàn)出稍好→好→差的變化趨勢。此地層巖石較完整，裂隙不很發(fā)育，根據(jù)抽水鉆孔試驗資料，滲透系數(shù)（K）為0.01556-0.03257m/d，單位涌水量（q）0.00622-0.0316L/s·m,(q<0.1L/s·m)；此含水層富水性較弱，為直接充水含水層。三、礦井水害防治礦井防治水的目的就是防止礦井水害事故發(fā)生，減少礦井涌水，降低煤炭生產成本，在保證礦井建設和生產安全的前提下使煤炭資源得到充分合理的回收。

《煤礦安全規(guī)程》第251條規(guī)定：“煤礦企業(yè)應查明礦區(qū)和礦井的水文地質條件,編制中長期防治水規(guī)劃和年度防治水計劃,并組織實施。”礦井防治水的方針是：堅持預防為主、防治結合。為了防止治水工程零打碎敲，達不到良好效果，應在查明礦區(qū)和礦井水文地質條件的基礎上，按照當前與長遠、局部與整體、地面防治與井下防治、防治與利用相結合的原則,根據(jù)不同的水文地質條件,分別采取防、疏、堵、截的方法防治。該礦井目前剛處于三期工程，11604首采工作面安裝。掘進工作面依次揭露頭屯河組裂隙孔隙含水層和侏羅系西山窯組裂隙孔隙含水層，涌水量3m3/h-5m3/h。含水層為中細砂巖、粗砂巖底板為泥巖，遇水泥化，綜掘機下陷，故障頻發(fā)，給施工帶來一定難度，水害防治主要措施如下所述。（一）在先期開采地段開展水文地質補充勘探工作

首先進行野外水文地質測繪以及水文地質物探，然后按照設計方案進行水文鉆孔施工，在物探成果的基礎上調整水文孔孔位。在鉆探施工及成孔后,按照規(guī)范進行相關試驗以及各項測試，并根據(jù)設計保留長期觀測孔，初步建立井田水文地質觀測系統(tǒng)，觀測建井和未來生產過程中地下水系統(tǒng)動態(tài)變化。在留作長期

觀測孔的鉆孔，安裝水位、水壓自動觀測儀，建立水位動態(tài)觀測系統(tǒng)。（二）采用物探和鉆探相結合的方法先采用直流電法儀對巷道前方導含水構造、富水異常區(qū)進行開展超前物探，再通過鉆探進行驗證，將含水層水先超前探放水、排凈，再進行巷道掘進?；夭晒ぷ髅骈_展無線電坑透及音頻電透視兩種物探方式探測，根據(jù)物探結果開展工作面頂板疏放水工作。這樣有利于巷道圍巖支護，避免掘進機下陷，減少故障率，有利于安全生產。（三）建立完善的排水系統(tǒng)1.采區(qū)排水系統(tǒng)：采區(qū)水倉設內外水倉各一個，水倉總容量2400m3。水泵房安裝MD450-60×3型礦用耐磨多級離心水泵三臺，通過兩趟D325×9的排水管路排至礦井主水倉。2.礦井主排水系統(tǒng)：礦井主水倉設內外水倉各一個，水倉總容量3200m3。水泵房安裝MDS420-95×3型礦用耐磨多級離心水泵三臺，通過兩趟D325×10的排水管路排至地面礦井水處理站。3.首采工作面排水系統(tǒng)，兩順槽均敷設安裝D159和D108排水管路各一趟，安裝礦用耐磨多級離心水泵兩臺，將水排至采區(qū)水倉。（四）過含水層時，底板鋪設臨時墊層根據(jù)施工現(xiàn)場條件,過含水層段底板泥濘、掘進機下陷時鋪設臨時墊層，臨時墊層厚度約200mm的混凝土層。先將底板淤泥積水清理干凈，清理至硬底，再鋪墊層。永久底板隨巷道臨時底的施工進度及時鋪設。

(五)注漿堵水工作面涌水量大于10m3/h時采用注漿堵水。施工單位根據(jù)地質預報、物探資料及現(xiàn)場實際揭露含水層的情況，提前編制注漿堵水方案。將配制好的漿液

注入井下的巖層裂隙、空隙以及巷道內，當漿液凝固硬化后，能夠使原有巖層和巷道的強度、密實度及透水性有所提高，進而達到對水災水源封堵和攔截的目的。（六）采取“一面一策”，推進智能化建設穩(wěn)步推進礦井智能化采掘工作面、智能輔助運輸系統(tǒng)、智能通風安全系統(tǒng)、智能化煤流系統(tǒng)、固定設備智能監(jiān)控系統(tǒng)、智能供配電系統(tǒng)等建設，大力推廣應用人工智能技術，減少高危險性崗位作業(yè)人員數(shù)量，提升礦井本質安全水平和安全保障能力。目前礦井已經實現(xiàn)供電系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、主要通風、壓風、制氮設備無人值守。礦井水文動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)已完成、頂板離層及圍巖動態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)已安設53組，均已傳送到調度室。四、結語在礦井開發(fā)的不同階段，由于任務不同，相應的防治水要求也不一樣。礦井建設中或建井前，應進行水文地質綜合勘探，查清礦井的水文地質條件，預測評價礦井涌水量，進行礦井