哈密大南湖七号煤矿侏罗系裂隙孔隙水害防治

哈密大南湖七号煤矿侏罗系裂隙孔隙水害防治

摘要：哈密大南湖七号煤矿受侏罗系裂隙孔隙含水层的影响，岩石遇水泥化，巷道底板泥泞，综掘机下陷，威胁矿井安全生产。本文通过综合运用各种防治水的技术措施，先进的管理模式和预测预报设备，消除矿井水害。关键词：裂隙孔隙；岩石遇水泥化；防治措施矿井水灾，是煤矿五大自然灾害之一，在煤矿生产中，透水是仅次于煤矿瓦斯突出的严重事故[1]。一旦发生水灾，不仅会影响矿井的正常生产，给管理带来困

难，有时还会造成人员伤亡和淹井事故，导致矿井停产和不必要的经济损失，危害十分严重。据统计，目前受水害威胁的矿井约占国有重点煤矿矿井总数的48%以上[2]。我国是世界上主要产煤国,是受水害危害最为严重的国家之一。所以做好矿井防水工作，是我国保证矿井安全生产的重要内容之一。一、概况大南湖七号煤矿位于新疆哈密市大南湖矿区，矿井设计生产能力为12.0Mt/a，配套建设12.0Mt/年选煤厂一座。井田位于吐哈盆地东段南部的戈壁沙丘平原和低山丘陵区，为无植被荒漠区。井田共含29层编号煤层，其中可采及大部可采煤层18层，可采煤层平均总厚度68.40m。主采煤层位于侏罗系中统西山窑组。煤层整体为走向北东向，倾向南东的复式向斜形态，倾角较缓，一般为3-15°。矿床充水来源于侏罗系中统头屯河组和西山窑组裂隙孔隙弱含水层及大气降水。井田地层及煤层顶底板岩石力学强度低，稳固性差，岩石遇水泥化，巷道底板泥泞，综掘机下陷，对矿井安全生产构成一定威胁。二、矿井充水条件分析（一）地表水体及大气降水对矿井开采的影响井田内无常年流动的地表水体，全年降水量不足40mm，平均蒸发量3064.3mm，对矿井开采无影响。（二）构造对矿井充水的作用及影响井田总体呈复向斜构造。向斜轴向呈缓波状起伏的近东西向，地层产状平缓。井田断裂构造不发育，煤层赋存区内未发现断层存在,构造类型属简单构造类

型。(三)含水层对矿井充水的作用及影响根据井田地层含水层，划分为新近系上新统葡萄沟组弱富水含水层、侏罗系中统头屯河组和西山窑组裂隙孔隙弱含水层。（1）新近系上新统葡萄沟组弱富水含水层为河流相土灰黄色、浅红色泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩互层，底部以砾岩、砂砾岩与下伏地层侏罗系、石炭系等地层呈超覆不整合接触。根据钻孔简易水文观测资料，新近系含水层富水性弱。该含水层为间接充水含水层。（2）侏罗系中统头屯河组裂隙孔隙弱含水层上部褐黄色砾岩，紫红色砾岩，泥岩互层；下部为杂色泥岩、泥质粉砂岩互层，夹中细砂岩，底部夹灰白色泥灰岩。此地层岩石较完整，裂隙不很发育，根据抽水钻孔试验资料，渗透系数（K）为0.009574m/d，单位涌水量（q）0.00592L/s·m，(q<0.1L/s·m)，此含水层富水性弱，为间接充水含水层。(3)侏罗系中统西山窑组裂隙孔隙弱含水层主要由灰绿色、褐黄色、深灰色泥岩、粉砂岩、粗砂岩、砾岩及煤层不均匀互层，为区域的主要含煤地层，地表局部零星出露。西山窑组地层垂向上含煤性不均一，由下而上呈现出稍好→好→差的变化趋势。此地层岩石较完整，裂隙不很发育，根据抽水钻孔试验资料，渗透系数（K）为0.01556-0.03257m/d，单位涌水量（q）0.00622-0.0316L/s·m,(q<0.1L/s·m)；此含水层富水性较弱，为直接充水含水层。三、矿井水害防治矿井防治水的目的就是防止矿井水害事故发生，减少矿井涌水，降低煤炭生产成本，在保证矿井建设和生产安全的前提下使煤炭资源得到充分合理的回收。

《煤矿安全规程》第251条规定：“煤矿企业应查明矿区和矿井的水文地质条件,编制中长期防治水规划和年度防治水计划,并组织实施。”矿井防治水的方针是：坚持预防为主、防治结合。为了防止治水工程零打碎敲，达不到良好效果，应在查明矿区和矿井水文地质条件的基础上，按照当前与长远、局部与整体、地面防治与井下防治、防治与利用相结合的原则,根据不同的水文地质条件,分别采取防、疏、堵、截的方法防治。该矿井目前刚处于三期工程，11604首采工作面安装。掘进工作面依次揭露头屯河组裂隙孔隙含水层和侏罗系西山窑组裂隙孔隙含水层，涌水量3m3/h-5m3/h。含水层为中细砂岩、粗砂岩底板为泥岩，遇水泥化，综掘机下陷，故障频发，给施工带来一定难度，水害防治主要措施如下所述。（一）在先期开采地段开展水文地质补充勘探工作

首先进行野外水文地质测绘以及水文地质物探，然后按照设计方案进行水文钻孔施工，在物探成果的基础上调整水文孔孔位。在钻探施工及成孔后,按照规范进行相关试验以及各项测试，并根据设计保留长期观测孔，初步建立井田水文地质观测系统，观测建井和未来生产过程中地下水系统动态变化。在留作长期

观测孔的钻孔，安装水位、水压自动观测仪，建立水位动态观测系统。（二）采用物探和钻探相结合的方法先采用直流电法仪对巷道前方导含水构造、富水异常区进行开展超前物探，再通过钻探进行验证，将含水层水先超前探放水、排净，再进行巷道掘进。回采工作面开展无线电坑透及音频电透视两种物探方式探测，根据物探结果开展工作面顶板疏放水工作。这样有利于巷道围岩支护，避免掘进机下陷，减少故障率，有利于安全生产。（三）建立完善的排水系统1.采区排水系统：采区水仓设内外水仓各一个，水仓总容量2400m3。水泵房安装MD450-60×3型矿用耐磨多级离心水泵三台，通过两趟D325×9的排水管路排至矿井主水仓。2.矿井主排水系统：矿井主水仓设内外水仓各一个，水仓总容量3200m3。水泵房安装MDS420-95×3型矿用耐磨多级离心水泵三台，通过两趟D325×10的排水管路排至地面矿井水处理站。3.首采工作面排水系统，两顺槽均敷设安装D159和D108排水管路各一趟，安装矿用耐磨多级离心水泵两台，将水排至采区水仓。（四）过含水层时，底板铺设临时垫层根据施工现场条件,过含水层段底板泥泞、掘进机下陷时铺设临时垫层，临时垫层厚度约200mm的混凝土层。先将底板淤泥积水清理干净，清理至硬底，再铺垫层。永久底板随巷道临时底的施工进度及时铺设。

(五)注浆堵水工作面涌水量大于10m3/h时采用注浆堵水。施工单位根据地质预报、物探资料及现场实际揭露含水层的情况，提前编制注浆堵水方案。将配制好的浆液

注入井下的岩层裂隙、空隙以及巷道内，当浆液凝固硬化后，能够使原有岩层和巷道的强度、密实度及透水性有所提高，进而达到对水灾水源封堵和拦截的目的。（六）采取“一面一策”，推进智能化建设稳步推进矿井智能化采掘工作面、智能辅助运输系统、智能通风安全系统、智能化煤流系统、固定设备智能监控系统、智能供配电系统等建设，大力推广应用人工智能技术，减少高危险性岗位作业人员数量，提升矿井本质安全水平和安全保障能力。目前矿井已经实现供电系统、排水系统、主要通风、压风、制氮设备无人值守。矿井水文动态监测系统已完成、顶板离层及围岩动态在线监测系统已安设53组，均已传送到调度室。四、结语在矿井开发的不同阶段，由于任务不同，相应的防治水要求也不一样。矿井建设中或建井前，应进行水文地质综合勘探，查清矿井的水文地质条件，预测评价矿井涌水量，进行矿井