突出重点多措并举扎实有效治理地表及相邻煤矿水害隐患

山东能源新汶矿业集团有限责任公司突出重点多措并举扎实有效治理地表及相邻煤矿水害隐患山东能源新矿集团SHANDONGENERGYXINWENMININGGROUPCO.,LTD1一概况2一、概况

山东能源新矿集团煤炭板块发展地域涉及山东、新疆、内蒙、宁夏、陕西、山西、安徽、云南8个省区及山东省境内5个地市，拥有煤炭资源储量250.1亿吨，设计产能1.12亿吨。目前有生产矿井27对，基建矿井8对；生产矿井中省内14对，省外矿井13对，基建矿井全部位于省外。省内14对生产矿井中，水文地质类型复杂9对，水文地质类型中等的5对。

一、概况一、概况

新矿集团煤矿既有分布于华北石炭二迭系煤田岩溶裂隙水害区，又有分布于东北、西北侏罗系煤田裂隙水害区，煤矿水害类型复杂多样，既有地表水害、老空水害、顶板裂隙水害、底板灰岩水害，又有相邻煤矿水害、断裂构造水害、封闭不良钻孔水害、防挡水设施水害等，特别是新疆、内蒙地区侏罗系煤田矿井受三软地层影响，矿井突水伴随溃砂，安全威胁更为严重。一、概况一、概况新矿集团矿井水害主要特点：一是矿区水害类型齐全，新矿集团所辖矿井水害类型齐全，包含了所有水害类型，具体到某个矿，只是轻重程度不一。二是老区矿井开采历史长，老窑（古空、老空）分布广，老空、古空水害隐患突出三是矿区小煤矿数量较多，相邻煤矿老空水害隐患严重威胁矿井安全。四是底板承压水害威胁日益突出，尤其是老区及黄河北煤田矿井。老区矿井开采深度大，底板破坏深度加大，底板承压含水层水压大，对后组煤开采威胁严重。黄河北矿井奥灰水文地质条件勘查程度不足，深部煤层开采时存在严重的底板水害威胁。五是新区顶板水害威胁严重，以新疆、内蒙新区为代表。一、概况

存在地表水害隐患的矿井有：老区协庄矿、华恒矿业、华泰矿业；省外伊犁一矿、鲁新煤矿、大则勒煤矿等。存在古空、老空水害隐患的矿井有：孙村矿、良庄矿业、协庄矿、华恒矿业、翟镇矿、盛泉矿业、华泰矿业、水帘洞矿、黑沟矿、白石崖矿等。存在相邻煤矿老空水害隐患的矿井有：孙村矿、协庄矿、华丰矿、华恒矿业、华泰矿业、水帘洞矿等。顶、底板水害隐患较严重的矿井有：良庄矿业、万祥矿业（潘西矿、东港矿）、华丰矿、华泰矿业、协庄矿、华恒矿业、新巨龙公司、济阳能源、赵官能源长城一矿、二矿、三矿，伊新煤业等。山东能源新矿集团SHANDONGENERGYXINWENMININGGROUPCO.,LTD（一）矿区地表水害隐患情况新汶煤田位于蒙山和莲花山两大分水岭之间，地形标高+158～+230m，为山间向斜半缓阶丘陵地形，地势东高西低。柴汶河为新汶矿区主要地表水系，发源于沂源县牛栏峪一带，穿山东省新泰市东周水库，经新泰、宁阳县至大汶口流入主流牟汶河，河流全长116Km，流域面积1944Km2，2007年河道最大洪峰流量为1840m3/s。柴汶河自东向西流经新汶矿区，流经矿区长度约22Km，沿河分布有华恒公司、华源公司（已闭坑）、孙村煤矿、良庄矿业、协庄煤矿、华丰煤矿及二十余对地方煤矿。二、新矿集团老区地表水害、相邻煤矿水害隐患情况9柴汶河流域地表水害隐患主要表现老空积水威胁严重灰岩岩溶裂隙发育露头防水煤柱不足河道泄洪能力差煤层露头埋藏浅二、新矿集团老区地表水害、相邻煤矿水害隐患情况10

新汶矿区柴汶河流域分布图

二、新矿集团老区地表水害、相邻煤矿水害隐患情况1、

河道泄洪能力差新汶矿区柴汶河沿岸大部分无人工堤防，为自然河岸，防洪标准低，河床中树木多、泥砂淤积严重，两岸矿渣、厂房、建筑物挤占河道，致使河道行洪不畅，严重影响河道行洪安全，易造成漫堤、溃坝。12二、新矿集团老区地表水害、相邻煤矿水害隐患情况2、煤层露头埋藏浅133、河床防水煤柱不足（华源煤矿地表塌陷区中溃水点情况）二、新矿集团老区地表水害、相邻煤矿水害隐患情况14华源矿三号溃水通道60m左右30m左右长度：宽度：塌陷坑：10m左右深度：砂立井井筒周围剥离近12m深砂井二、新矿集团老区地表水害、相邻煤矿水害隐患情况15

二、新矿集团老区地表水害、相邻煤矿水害隐患情况（二）相邻煤矿水害隐患情况矿区浅部地方煤矿密集，共有地方煤矿66对，其中53对因资源枯竭已相继关闭，目前保留地方煤矿13对，其中新汶煤田8对，莱芜煤田5对。历史上部分地方煤矿超层越界开采情况严重，不仅破坏矿井间隔离煤柱，甚至盗采相邻煤矿资源，造成矿井间形成相互联通的局面，相邻矿井间无法永久隔离；更为严重的是部分地方煤矿擅自提高开采上限，违法开采露头保护煤柱，形成地表水下泄矿井的通道。在关井闭坑后形成大量采空积水，对相邻矿井构成严重水害威胁。三突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患“地表主动治理、井下分级控制、监测监控预警”地表水害治理思路先后投入近2亿元资金，对柴汶河流域水害隐患进行了综合治理，全集团公司共修筑矸石大坝11730ｍ，使用矸石63.04万ｍ３；对柴汶河及其支流铺底面积22.49万m2，浆砌石护坡8336m，施工旋喷桩总长度734.4m；共完成注浆充填加固工程13个，灰岩注浆总长度1000m，注浆钻孔累计1105个，钻探进尺5.87万m，注浆量6.01万吨；共封闭废弃砂井、风井井筒29个。共对21个取土挖沙坑、13处沉陷低洼区进行回填治理，治理工程量达152.9万ｍ３

。三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患18“先急后缓、逐步推进、从源治理、彻底根除”总原则“一矿一策，排疏结合，管控有效，确保安全”相邻煤矿水害治理思路

分别实施了刘官庄煤矿、井泉煤矿、尚庄煤矿、南冶村煤矿、魏家洼煤矿等疏放水工程，共计施工巷道1000余m，施工水闸墙20余道，施工疏放水钻孔17个；建设了西磁井、光明煤矿、尚庄煤矿等排水工程，解除了相邻煤矿老空水害威胁。三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患19高度重视细致排查统筹规划三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患20

对新汶矿区沿柴汶河流域矿井地表斑裂、塌陷区、沙坑、盗采坑、河道等隐患点进行全面排查、分析基础上，对存在的22项地表水严重隐患分门别类进行研究论证，编制了《新汶矿区柴汶河流域地表水害综合治理方案》，部署实施柴汶河流域地表水害综合治理工程。三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患21三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患通过开展水文地质条件探查、井上下综合治理、完善矿井水文自动监测系统、完善应急处置预案等一系列行之有效的防治水措施，逐步形成了“查、防、堵、疏、控、排、测”等的立体防水体系。有效治理了地表水害及相邻煤矿水害，保证了矿井安全。测查防疏控排立体防水体系堵22三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患主要是在图纸分析、实地调查的基础上，充分利用施工方便、周期短、效率高、费用低等特点的先进物探技术，配合钻探手段对地表水害隐患地点进行综合分析探查。查通过对物探参数的分析研究，重点采用探地雷达、高密度电阻率成像、EH4电磁法电导率剖面成像技术，物探技术的应用为有的放矢的进行重点治理提供了依据，确保了治理的针对性，避免了报废工程的施工，减少了工程费用投入。高密度电阻率物探色谱图0501001502002503003504004505005506006507007508008509009501000105005010015020025030035040045050055060065070075080085090095010001050-80-60-40-200-80-60-40-2000357101620304362891291872703905648162200????A?????B?????1#?????8#7#6#5#3#2#1#?????????23三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患完成探地雷达探测测线长12270m完成高密度电法成像测线15000m完成EH4大地电磁法测线长2600m完成瞬变电磁法测线长3000m查清煤层及含水层露头区存在的过水通道；查清河床下以及两岸沿河浅部隐伏采空区分布情况；查清薄层灰岩含水层的露头区岩溶裂隙导水通道；查清浅部露头防水煤柱完整性情况，以及与相邻地

方小煤矿之间的隔离煤柱留设情况；查清周边地方煤矿关闭后矿坑积水水体情况。24三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患防由于矿井大都依河而建，煤层及含水层露头位于河床附近，为防止地表水溃水威胁，按照防渗、防漏、防溃，逐级递进的总体思路，在地面实施河床铺底、砌坝护坡治理工程，修整河道，形成导水槽，最大限度防止地表水渗漏井下。25三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患（2）防止河床下隐伏采空区造成的河床垮塌，形成溃水（1）防止汛期柴汶河及其支流河水漫过河堤，淹没煤层以及薄层灰岩露头区（3）防止沿河煤层露头区因露头防水煤柱遭破坏导致的的漏水、溃水事故（4）防止地表水由古井、古空以及废弃的井口溃入井下（6）防止地表水由薄层灰岩含水层露头区岩溶裂隙导水通道漏入井下（5）防止采沙坑、盗采坑等低洼区域汛期积水渗入井下预防要素26三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患堵在综合探查分析的基础上，因地制宜地采取回填、河床铺底、筑坝、注浆等多种手段封堵各类隐伏的过水通道，实施的主要工程有修筑矸石坝副河堤、河床铺底护坡、回填、薄层灰岩浅截帷幕注浆堵漏、露头残存煤柱注浆加固、废弃井筒注浆栓堵、相邻煤矿隔离煤柱加固、闭坑矿井前后组煤采空区隔离等。27三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患

（1）筑双堤防漫坝，切断汛期洪水与地面低洼区的联系。为提高河道的行洪能力，防止汛期洪水漫堤、溃坝，在柴汶河主河道上修筑副河堤，在柴汶河支流修筑矸石坝，将柴汶河及其支流与低洼区、露头区挖沙坑、盗采坑等区域隔离，切断汛期洪水与地面低洼区的联系。副河堤主河堤副河堤主河堤28三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患

（2）河床铺底护坡，防止河水渗漏、溃水。实施河床斑裂区铺底治理工程，修整河道，形成导水槽，防止河水沿斑裂缝渗漏甚至河床垮塌溃水。对位于河床下防水煤柱遭盗采破坏，出现大面积斑裂、下沉的河床进行铺底治理，铺底两端施工旋喷桩进行加固，使河床成为一个整体。29三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患

（3）低洼区回填，防止积水渗漏井下。主要是对煤层露头区大面积采砂、取土坑、塌陷区、低洼区以及盗采塌陷坑进行矸石回填以及覆土治理，防止汛期地表积水并渗漏井下。沙坑治理后沙坑治理前30三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患

（4）薄层灰岩浅截帷幕注浆堵漏。主要是通过对灰岩中存在的岩溶裂隙导水通道进行有效注浆充填堵截，从而达到防止地表水由浅部薄层灰岩岩溶裂隙导水通道进入矿井。四灰31三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患

（5）废弃井筒注浆栓堵。主要是对沿河废弃的砂井、风井、电缆井等各类井筒进行全面排查，并采用回填、注浆栓堵等措施进行封堵。32三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患（6）对露头残存煤柱注浆加固。重点是通过采用残存防水煤柱做骨架，向老空区注入充填材料进行充填，对残存煤柱进行加固补强，有效堵截老空区的导水通道.

对于河床下的隐伏采空区，进行注浆充填防塌治理，对老空上覆岩层进行注浆加固支撑，防止在河床下的采空区因防水煤岩柱过小而导致的变形、垮塌，造成河水溃水进入矿井，从而达到了防止地表水由被破坏的露头煤柱以及采空区进入矿井的目的。33三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患（7）注浆加固相邻矿井间被破坏的隔离煤柱。通过对破坏矿井隔离煤柱进行注浆加固，煤柱得到加固增强，矿井间安全隔离得到有效保障。34三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患（8）在关闭矿井通过施工水闸墙，将前后组煤老空区安全隔离，有效阻隔后组煤老空涌水通过前组煤老空区进入矿井，减少矿井老空水威胁。35三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患疏

（1）疏通河道，提高行洪能力。

（2）实施相邻矿井老空积水疏放工程，变“堵水”为“疏水”，实现了对老空水的有效疏排。

（3）实施本井田井下老空积水区的疏放工程。36三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患柴汶河及支流防洪标准低，河床中树木多、泥砂淤积严重，两岸矿渣、厂房、建筑物挤占河道，致使河道行洪不畅，严重影响该河段河道行洪安全，易造成漫堤、溃坝。（1）疏通河道，提高行洪能力。37三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患通过加宽河道，清理杂物进行治理，河道主河槽宽度150m，达到二十年一遇洪水标准要求。从而疏通了河道，提高了行洪能力，避免了漫堤、溃坝事故发生，防止了河水沿斑裂缝渗漏甚至河床垮塌溃水。河道疏通前河道疏通后38三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患研究采用资源整合加固隔离疏通放水立排排水等方式做到“因矿制宜、有的放矢”，在对安全、效益综合充分论证的基础上，按照“宜疏不宜堵”的原则，实施疏放水工程，对相邻矿井老空积水进行有效控放。根据矿井采掘特点涌水量隔离煤柱完整性水害威胁程度等（2）实施相邻矿井老空积水疏放工程，变“堵水”为“疏水”，实现了对老空水的有效疏排。

对安全、效益综合充分论证的基础上，按照“宜疏不宜堵”的原则，实施了疏放水工程，对相邻矿井老空积水进行有效控放。39三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患如协庄井田内的刘官庄矿关井闭坑后，由于涌水量约40m3/h，且无法隔离，实施了-300m水平一采疏水巷水闸墙工程，施工专用疏水巷道，与原刘官庄煤矿深部六层煤巷道掘透，将刘官庄煤矿当作协庄矿采空区管理，为进一步对该区域积水进行控放，在疏水巷中施工了水闸墙一道，水闸墙厚度7.5m，承压4.54Mpa，并安设控水管路及闸阀，实现对老空积水有控制的疏放。40三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患井下通过对矿井各煤层老空积水区以及隔离煤岩柱等资料进行详细排查、综合分析，优化布设施工带有疏放水功能的挡水墙、水闸墙（门）等防水设施，形成对老空积水区安全可靠、合理经济的的预防控制系统。总结分析各种类型的老空水探放实例，矿井不同煤层、不同埋深、不同地质条件下的各种类型的老空水赋存状态形成对老空积水区的探查疏排体系制定合理的探放水施工方法和工艺，确定相应的疏排水设备以及措施（3）实施本井田井下老空积水区的疏放工程。41三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患控（1）控制周边相邻关闭矿井积水体。（2）构筑对老空积水的限流、隔离、控制设施。（1）控制周边相邻关闭矿井积水体。在综合分析安全、效益的基础上，对于相对独立的积水体，采取控制水体水位、提高排水标高，降低排水费用等措施，一是要防止水位上升对防水安全隔离煤柱形成威胁，确保防水安全隔离煤柱隔离煤柱不破坏，不溃水；二是要避免水体下泄进入下一水平，实现排水费用的有效降低。42三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患主要矿井矿坑积水水体以及排水情况表43三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患实施构筑井下水闸墙等隔离工程，缓冲地表水、相邻煤矿老空水对矿井的影响。通过在主要过水地点施工可疏水的水闸墙并安设控水闸阀进行限流，防止突发溃水事故的发生；并将有水的密闭墙改建为挡水墙，确保控水、防水设施的可靠性，防止老空区积水溃水。（2）构筑对老空积水的限流、隔离、控制设施。44三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患

（2）矿井浅部老空缓冲工程平面图。45三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患

协庄煤矿在-300m水平西大巷四采区三条上山各施工了一道水闸墙，在-50水平西大巷二采以及二采水仓各施工了一道水闸墙，共计5道可疏水的水闸墙，可有效防止矿井西翼老空区发生出水事故时危及矿井安全。46三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患排（1）疏排结合，保证矿井防水安全。

（2）完善矿井排水系统，实现远程集控监控排水。由于地表水与已关井闭坑形成的老空积水水体存在密切联系，汛期涌水量明显增大，一般为枯水季节的3～5倍，给矿井排水造成很大压力，为此，在充分分析论证的基础上，采用疏排结合的方式，枯水季节，水量较小，利用潜排方式直接将积水排至地面；汛期水量较大时利用疏排水钻孔作为应急排水，利用矿井的排水系统将积水排出。（1）疏排结合，保证矿井防水安全。47华恒公司针对西部老空积水体在已关闭的沈村矿采用潜排方式建立排水系统，排水能力为1451m³/h，将水位控制±0m以下。另外，在华恒公司-50m水平实施疏放水工程，先后扩修巷道1530m，掘进巷道420m，施工放水孔10个，在汛期通过电控闸阀实现对西部老空积水体的远距离控制放水，总放水量达到1200m3/h，确保了汛期安全。三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患48三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患新矿集团各矿不断建立完善矿井排水系统，逐步实现了远程集控监控排水。各项数据如压力、电流、真空度同步上传显示，并地面主控中心控制运行，泵房实现了无人值守。（2）完善矿井排水系统，实现远程集控监控排水。49三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患测立体布局，综合监测。通过深入研究水文自动监测监控技术，逐步建立完善了矿井井上、下立体综合水文监测系统，实时监控矿井水文情况。建立完善矿井井上、下立体综合水文监控系统实现矿井防治水工作数字化可视化自动化50三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患

①地表水系的监测。沿河矿井分别建立地表柴汶河水位视频观测系统，在柴汶河设置水位标尺，安设摄像探头，实现了对柴汶河水位的视频监控，确保水位达到警戒线时及时撤人。（1）井上监控系统51三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患

②各矿均建立降雨量自动观测系统，实现对降雨量实时监控，确保数据准确。52三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患

③关闭矿井老空积水水位监测。针对矿井周边关井闭坑地方矿井的老空积水区，分别施工水位观测孔，安装自动监控系统，实现对关井闭坑矿井老空积水水位的有效监控，并加设防爆摄像仪，实现了实时监测和视频监控的双保险，一旦发现异常现象及时处理。53三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患

（2）井下监控系统①建立矿井涌水量自动监控系统。对井下各水平主要过水地点，安装水量监测仪，并与矿井安全监测系统连接，做到实时监控，及时发现井下出现涌水量异常情况，数据分析准确可靠。54三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患②建立井下水文钻孔水压监测系统。建立了各水平含水层水压自动观测系统，对主要含水层四灰、徐灰、草灰、奥灰长期水文观测孔安装水压监测仪，实现对各承压含水层的水压变化规律数据的采集，为实现矿井后组煤安全开采提供保障。55三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患③建立井下水文视频监控系统。为直观监测矿井主要过水地点、重要水害隐患地点的水情，在井下各水平安设视频专用探头，实时监控井下水情变化。并对威胁严重的周边相邻地方小煤矿均安设了防爆摄像仪，实时监测其水情变化，一旦发现异常现象可及时处理。56三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患（3）建立集团公司水害网络报警系统

新矿集团水文监测监控系统从无到有、从重点区域到全面覆盖，不断的健全完善，实现了水文观测系统的信息化、系统化、自动化，通过地面与井下一些重要水文信息的自动采集，并且与矿井安全监测系统联网，构建了矿井水文自动监测与预警系统。该系统分局、矿两级系统，实现地面与井下水文信息的自动监测监控、信息采集、数据分析、水害预警于一体的综合性预警平台，提前设定各类梯度和阀值，一旦出现异常、超限可实现远程和就地报警，以便及时采取措施，保证井下人员的安全。57三、突出重点、多措并举，扎实有效治理地表水害及相邻煤矿水害隐患58四治理成效59四、治理成效（1）通过对柴汶河及支流进行铺底、