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摘要：矿井水灾是煤矿中常见的主要灾害之一。矿井一旦发生水灾，轻则恶化生产环境，造成工作面接续紧张，破坏正常生产秩序，重则造成国家资源和财产损失，造成人员伤亡或淹井事故。做好矿井防治水工作，是保证矿井安全生产的重要内容之一。本文通过分析煤矿的充水因素，得出该矿存在的主要水害并提出相应的防治水措施，为煤矿持续、安全生产提供一定的理论依据。
关键词：煤矿；充水因素；水害防治；措施
一、煤矿防治水原则及其重要性
1、煤矿防治水原则
矿井主要地质灾害从开采过程中产生的地质灾害及矿井封闭后采场潜在的地质灾害两方面进行研究。首先，在我国煤矿防治水主要坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的十六字原则。其中预测预报是有疑必探的前提，有疑必探是预测预报的深入，先探后掘是有疑必探的实现，先治后采是先探后掘的有效补充，十六个字相互补充、紧密联系；其次，煤矿防治水可归结为防、堵、疏、排、截五个字。“防”是指建立防护煤柱；“堵”是指堵住含水水层及导水通道；“疏”是指对承压含水层进行疏水降压；“排”是指完善的排水系统“；截”是指对地表水的加强截水治理。
2、煤矿防治水的重要性
煤矿防治水的重要性主要包括以下几点：（1）煤矿企业是国民经济的重要组成部分，对人民生活质量的水平提高有着至关重要的作用。煤矿水害则是影响煤碳行业快速发展的一个重要难题，由煤矿水害引起的事故在实际生产中的不断发生，加紧对煤矿防治水工作的研究已成为当前亟待解决的任务。（2）我国幅员辽阔，区域间地理环境差异较大，加上区域间经济发展的不协调，使得煤矿防治水工作变得困难复杂化，因此，通过对煤矿防治水工作的积极研究，可缩小区域间煤矿经济发展的不协调的差距。（3）煤矿生产的不安全因素较高，矿工在几百米甚至上千米下的井下作业，如果没有较完善的防治水系统，水害一旦发生就会使矿井毁灭，产生巨大经济损失，甚至造成重大人员伤亡，因此，对防治水工作的加强，对保证职工人身安全和煤矿企业的经济效益都有重要的意义。
二、矿井充水因素分析
某煤矿位于城南，井田面积28.3km2，当前核定矿井生产能力为240万t/a，矿井现有主、副斜井及3个风井。井田内以小落差断层为主，10-301工作面内遭遇F3、F4断层，其余均距离计划开采区较远。井田投产以来，在生产中揭露较多断层，断层落差多为1.1~2.9m左右的层间断层。
1、充水水源
1.1地表水。矿区范围内无较大的地表水体。矿区内只有后畲沟常流水，枯季流量约1.18L/S，洪水期流量大于18.5L/S。矿区属中低山区，以构造侵蚀地貌为主，矿区内山脊走向近东西向，山脊南北的沟谷发育，切割较深，断面多呈“V”字型，沟底坡度大，沟谷水排泄通畅。历年最高洪水位低于井口及工广所在标高。所以，地表水对矿井开采不构成水害威胁。
1.2 岩溶水。矿井深部不含水。栖霞组灰岩跟童子岩组地层之间隔了一套90m厚文笔山组泥岩隔水层，一般不会被揭露，但局部受F3影响变薄。揭露灰岩的钻孔除ZK10作为水源孔没封孔外，其余已全部封孔，封孔质量合格。切割童子岩组煤系地层和栖霞组灰岩的断层有F4、F6、F10、F19和F突，因此栖霞组岩溶裂隙水只能通过ZK10钻孔和F3、F4、F6、F10、F突断层带导水部分和局部文笔山组地层保存较薄的地方，补给童子岩组细砂岩含水层而进入巷道，成为间接充水因素。
1.3 采空区积水。矿井内已调查分析采空区共计28处，开采情况清楚并无积水；已查明圈定井下+500m后洋运输大巷因F突断层导水设置的挡水墙内积水区，其积水量约1368m3、积水最低标高为+508.28m、水压1.3MPa。现已制定了留设防隔水煤岩柱线和设置探水线、警戒线等防治水措施，对矿井生产不构成水害威胁。矿区内共有老窑17个，均已封闭，根据封闭前、后测量、调查资料，开采标高在+763m以上，均为平硐开采，无下山开采积水，与煤矿巷道没有连通，区内+763m以上标高17个老窑（平硐）均已封闭，未形成积水，且上部老窑距此煤矿目前生产区域高差＞300m以上，对此煤矿开采不构成水害影响。
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2、充水通道
2.1 导水断层。矿区断层破碎带宽0.04～8.7米，一般有石英脉充填，大多数充填呈完整闭合状，仅局部地方石英脉充填后仍有空隙，或充填后又受构造变动，产生新的裂隙。钻孔施工过程中断层带漏水的几个孔都属于风化带，深部揭露的断层带不漏水。除F突局部导水性较强外，其它断层一般不导水，或导水性弱～极弱，井巷工程施工过程中，在后洋+500m运输大巷迎头揭露一条F突导水断层，水源为栖霞组岩溶水，突水量达230m3/h，是煤矿的主要充水威胁。
2.2 岩层裂隙、采空导水裂隙带。矿井内已调查分析采空区共计28处，开采情况清楚并无积水。由于童子岩组细砂岩裂隙承压含水层的富水性极弱～中，童子岩组细砂岩裂隙含水层及相对应煤层采空导水裂隙带对煤层开采没有充水威胁。
三、矿井水害防治措施
1、陷落柱的防治水措施
在加强陷落柱的防治水工作的主要措施经验有：（1）采用物探手段进行勘查，获取了全面的水文资料；（2）对导水陷落柱留设足够的煤（岩）柱保护；（3）进入陷落柱内的钻孔严格进行注浆封堵；（4）对误人陷落柱的巷道，立即砌挡水墙封闭。
2、采空区水的防治措施
标明积水区及其最洼点的具体位置和积水外缘标高，并外推20~60m，用红色圈出积水采空区警戒线。（2）以平面图、剖面图切实反映积水区与采掘工作面的空间位置，分析其主要充水因素，估算积水量和补给水量。（3）加强对职工的安全技术培训，要求职工掌握透水征兆，发现透水征兆及时向矿调度室汇报，情况危急时及时撤出人员。
3、煤层顶板砂岩裂隙水的防治措施
在煤层工作面回采时，因工作面顶板砂岩裂隙水掉水，涌水量最高达60~80m3/h，造成工作面运输巷被淹，工作面停产近10d。为了恢复工作面的正常生产，在运输巷上方，另掘进一条巷道抬高运输巷，改变生产系统。运煤走抬高了的运输巷，原运输巷作放水道，且增加了原运输巷的排水能力，使工作面恢复正常生产。主要防治水措施及经验有：（1）对上覆岩层中的含水层、隔水层等对采煤工作面的回采影响做到心中有数。（2）工作面建立完善的、具有足够排水能力的排水系统。（3）当工作面倾角小于10°时，将运输巷布置在采煤工作面上方，材料道布置在工作面下方，利于排水。（4）适当调面回采，将工作面涌水汇集到工作面下部的采空区，在运输巷超前刮板输送机尾挖临时水仓，安泵排水。
4、含水砂岩水害防治措施
当砂岩水柱高度小于6m时，开拓准备时间应提前1~2年，开采时基本处于疏干状态，采用防水煤柱的原则是“稍大于最大冒落高度”，防水煤柱应尽量缩小，以采煤工作面不漏砂为原则；当含水层水柱高6~10m时开拓准备期间内不完全疏干，采取留设煤柱并且边采边疏的办法。根据自己的情况和回采工艺的特点采用了开拓准备疏水与边采边排放的办法，取得很好的效果。在煤层工作面生产时，周围均为未采区，其涌水较大，根据权台矿的突水经验，采取了一系列行之有效的防治措施，首先设置排水道，采用两级排水，在风道设置一临时水仓和足够排水能力的排水系统，设置一台备用水泵，其次，生产上加强工程质量，加强顶板管理，加快推进速度，防止来压和导水通道过大，造成涌水量增加。另外超前工作面打钻进行探放水，该种办法的采取保证了生产的顺利进行。
结束语
随着近些年我国对煤炭资源整合和减能降耗的政策实施，使得煤炭需求不断增加，煤企也加大开采力度并向更深层不断延伸，地质灾害频率也日益升高，使得地质防治水工作也尤为急迫突出，水害严重威胁着煤矿安全、稳定、高效的开采。矿井水害在防治必须在掌握明确地质灾害类型及可能发生的因素的前提下，根据实际情况因地制宜地制定有效防治措施，才能从根本上避免水害的发生。
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论文作者:孙玉虎1,雒明柱2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年8期
论文发表时间:2019/8/1
标签：工作面论文; 煤矿论文; 水害论文; 矿井论文; 断层论文; 积水论文; 裂隙论文; 《建筑学研究前沿》2019年8期论文;