煤矿水害防治论文煤矿水害论文：邵武煤业晒口煤矿水害致因及其防患

煤矿水害防治论文煤矿水害论文：邵武煤业晒口煤矿水害致因及其防患措施摘要：通过分析邵武煤业晒口煤矿水文地质构造及水害的基本形成方式,提出针对晒口煤矿井下水害防治工作的基本要求与对策，消除或解决矿井水害对生产安全工作的影响。关键词：煤矿水文地质水害防治1概况晒口煤矿位于福建省西北部邵武市东端12.5km晒口境内,设计生产能力45万t/a，核定生产能力21万t/a，矿区开采从1958年开始，已历经50多a，主要开采焦坑组下段顶部的DE煤层。1.1地层基本构造矿区出露地层有前震旦纪变质岩群、上三迭统焦坑组、下侏罗统梨山组，中侏罗统漳平组和第四系。焦坑组为煤系地层，呈角度不整合于前震旦纪变质岩群和前三迭系白云母花岗岩及石英闪长岩等之上，煤系地层与上覆梨山组地层即为平行不整合接触。但漳平组地层可超覆于任何地层的组、段地层之上。1.2地层概况1.2.1前震旦纪变质岩群其厚度不详。主要出露于矿区的西部、东部及北部，为上三迭统焦坑组煤系地层沉积的老基底，岩性主要为千枚岩、变质砂岩、云母石英片岩和少量细晶片麻岩及板岩等组成。特点：青灰—绿灰色彩，富含绢云母片及白云母片，具有较强的丝绢光泽，矿物成份具有定向排列等为普遍的特色。变质岩群因屡次受到构造运动，岩层不论是裸露于地表或埋藏深处，其褶曲、断裂及蠕变等均十分剧烈，片理倾角较陡，常呈紧闭揉皱的形态。1.2.2上三迭统焦坑组主要出露于矿区的西部，而东部及北部仅零星出露，属含煤地层，系山麓堆积相-冲积相的角砾岩、砂砾岩及砂岩，湖泊相的粉砂岩、细砂岩或透镜状砂岩、砾岩和煤层等。地层厚度由南向北（沿走向）逐渐增大，自0~372m；自西向东（沿倾向）逐渐变薄，自218~60m。以第一标志层底部为界，分上、下段。焦坑组下段为主要含煤段，岩性复杂，岩相变化频繁，坡度变化较大，中下部以厚层状砂砾岩为主，夹有透镜状砂岩、粉砂岩，并夹凝灰质砂岩，火山角砾岩与凝灰质泥岩。上部为粉砂岩及较稳定的中厚煤层（DE煤层）及A分层。焦坑组上段以湖泊相的粉砂岩为主，夹细-中粒砂岩和少量透镜状含砂砾岩等组成，中厚层状、层理发育，含植物化石碎片偶见少量瓣鳃类动物化石，本地层分布较普遍，岩性变化不甚明显，为良好的隔水层。1.2.3下侏罗统梨山组本组地层分布较普遍，为煤系地层的盖层。岩性一般纵横变化不大，以河床相的长石、石英砂岩为主，间夹石英质砾岩和粉砂岩，为矿区的主要含水层。1.2.4中侏罗统漳平组本组分布在矿区的东部和北部，主要岩性为成份复杂的砾岩或砂砾岩，它可分为上下2段。1.2.5第四系厚度0~56m，一般厚度12m。为坡积的内含滚石、洪积亚粘土的黄土层（常为耕作区），河床冲积砾岩层及河漫滩砂土层等，与下伏地层为角度不整合接触。1.3矿区概况矿区断裂不甚发育，按断层性质及展布方向大致可分2组：①以近于南北向和北东向逆断层为主。②近于东西向断层为辅。它们主要分布在矿区的西部和东部边缘，对矿体的破坏及影响不大。同时，岩浆岩活动较弱，虽出现燕山期中酸性的浅成岩及喷出岩侵入，但多分布在矿区的西部。总之，矿区地质构造隶属于压性断坳聚煤盆地，构造复杂程度中等。1.3.1褶皱矿区为向东倾伏的单斜构造，走向、倾向均呈现次一级褶皱。煤系地层产状变化不大，一般倾向70~120°，地表倾角20~30°，向深部逐一变缓则多为10~25°。在焦坑井田南部即第01~03勘探线之间，倾向亦增大到35°，向深部变陡为30~45°。1.3.2断层据原最终地质报告的资料，矿区内共计断层18条（后证实为17条）。按诸断层的性质和延伸展布的方向，大致可分为2组：①近于南北向及北东向的逆断层为主，如F1、F4、F6、F8（北端）、F9及F13；正断层有F2、F16及F20；②近于东西向的正断层为主，如F3、F5、F14和F21，逆断层有F8（西端）及F10。上述断层主要分布在矿区的西部、东部及北部的边缘，而矿区内部断层极少。1.3.3岩浆岩矿区岩浆岩分布广泛，种类繁多，侵入时代主要有早至三叠世的印支期及前印支期中酸性岩，主要有白云母，花岗岩及石英闪长岩侵入于变质岩中，共同构造煤系地层的基底。燕山期伴随煤系地层及盖导沉积以及燕山晚期有多次中酸性岩浆岩侵入及喷发，主要有安山凝灰岩（成煤之前），石英斑岩，英安岩，流纹岩等，尤以石英斑岩及英安岩对煤层有一定的影响。矿区内呈岩床沿断层或褶曲走向侵入，造成煤层变薄，尖灭。1.4水文地质概况矿区水文地质条件属于基岩裂隙类中等型，含水层以坚硬裂隙岩层为主，DE煤层顶板粉砂岩为隔水层，底板为极弱裂隙承压水的砾岩。煤层大部分位于河流侵蚀面以下，虽然富屯溪、洒溪流经矿区，但河水下渗微弱，所以在自然状态下，对矿区充水影响不大。矿床充水主要来自于大气降水。我矿新生含水层具有下渗分流现象，其形式为一倒三角。矿井充水的水源主要是大气降水，其次是地表水和潜水。主要充水通道是煤层采动时上覆岩层被破坏造成“两带”沟通引起的山体基岩和表土裂隙，塌陷区域，以及采动使断褶构造活化而形成的断褶导水带。整个井田矿井水补、迳、排的充水特征可归纳为如下3类充水模式，即：（1）Ⅰ类：大气降水、地表水、潜水→矿区浅部采动裂隙及构造裂隙→采空区新生含水层→采掘工作面涌出（2）Ⅱ类：大气降水、地表水、潜水→承压含水层→构造裂隙→采空区（3）Ⅲ类：承压含水层→覆岩冒落带、裂隙带两带→采掘工作面1.4.1矿区气象矿区气象属亚热带潮湿性气候，历年平均温度17.85℃，最高温度29.3℃，最低温度-7.9℃；历年平均降水量为1762.5mm，多集中于4~6月份，占全年总降水量的50.7%，最多日降雨量达120.1mm(1972-07-06)。1.4.2地表水系矿区地貌系属起伏不平的中至低山区，区内地表水流颇为发育，主要水系有常年的富屯溪、晒溪及6条常年性、季节性的山间水溪。富屯溪为矿区的主要水流，自西北向东南横贯矿区中部，为焦坑井田和晒口井田的天然分界线，河床宽50~250m，根据邵武水文站历年（1963~1972年；1976~1980年；1990~1996年）资料表明：年平均流量108.1m3/s，最大流量6400m3/s（1967-06-22），最小流量6.3m3/s（1979年10月）。洪水期一般出现在4~6月份，历年来，最大洪水发生在1998-06-22（流量未测得），矿区东部新铺村一带，洪水位标高196.4m，溢出河岸600m远；矿区北部的晒口村一带，洪水位标高189.8m，与晒口大桥桥面相差0.7m，溢出河岸400m远，矿办公大楼一楼被淹，至一楼天花板仅剩0.2m，洪水从二号井峒口及管子井峒口涌入井下坑道，造成淹井。晒溪为富屯溪的一级支流，发源于罗峰山，自北向南流经下沙新村、洒溪桥，于晒口村西注入富屯溪，年平均流量28m3/s，最大流量190.61m3/s（1967-06-22），最小流量2.153m3/s（1961-01-15），洪水期一般与富屯溪同时出现。1998-06-22，出现最高洪水位（流量未测得），高出洒溪桥面3.5~3.6m，标高为188.3m。枯水季节最低水位标高为179.5m。新铺溪流量为0.1—0.05m3/s，其它6条常年性水溪流量约为0.02~10L/s。1.4.3矿区含、隔水层矿井含水地层主要分布于富屯溪、晒溪两岸，矿区西部山脚一带的第四系孔隙潜水含水层；地表基岩风化裂隙潜水含水层；梨山组下段砂岩裂隙承压含水层。隔水层主要有焦坑组上段和梨山组上段粉砂岩隔水层。1.4.4矿区水文地质特征（1）山区地形，地表排泄条件好；（2）地表水系发达，主要水源是河流及降雨；（3）降水丰富、集中在4~7月，年平均降雨1200~1300mm/a，降水量1700~1800mm；（4）岩性单一，以碎屑岩为主，含水性质单一，均以裂隙水；（5）基岩直接裸露于大气或直接与地表水及第四季潜水接触，大气降水或河水直接渗入岩层畅通无阻；（6）矿区内中小断裂发育，岩层连续性差。1.4.5地下水赋存形式根据地质勘探报告和矿井开采资料证明，该矿矿区内地下水的赋存形式有2种：①第四系及基岩风化带中的孔隙、裂隙潜水；②基岩裂隙或构造带的裂隙承压水。它们的共同特点是富水性不均匀，含水层中有局部不含水点，隔水层中也有局部含水点。矿区各个水层之间的水力联系并不十分密切，主要靠断裂带沟通。1.4.6矿井涌水晒口矿矿区井下坑道的涌水量，根据多年的生产实践表明，其涌水量是随大气降水的变化而变化的。由于经过历年的回采，煤层顶板隔水层受到破坏，产生了大量的裂隙，浅部，大气降水直接渗入坑道，每年4~7月雨季时，坑道涌水量就有明显增大。如晒口井田坑道涌水量由92.59m3/h，增加到254.78m3/h；焦坑井田由145.03m3/h，增加到532.19m3/h。其次构造裂隙或小断层发育的局部地区，滴水淋水现象比较严重。历史上1982年6月中旬在1号井下山1采区4片盘南翼里段回采工作面，由于地面连续下雨，工作面涌水量高达10-50m3/h，曾造成因排水，工作面停产2个小班的损失。又如2号井5片北翼里段工作面，当回采工作面采空到一定范围时，在采空区处突然涌水，涌水量每小时高达68m3顺槽及大巷被涌水冲击，影响了当时生产。井下涌水量的增大，均与季度有关，旱季涌水量减少，雨季涌水量增多，是该矿矿区井下涌水的规律。2矿井防治水工作的基本对策通过以上对地层地质构造及水文地质的分析，不难看出邵武晒口煤矿地表水源充足，断层裂隙发育完全，井下水多来源于地表沉降水及裂隙导通水，雨季涌水明显，是一个水害隐患较大的矿井。随着矿井开采的时间越来越长（已经开采了50a），越来越深，复采块段的越来越多，水害隐患也随之越来越大。根据“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的16字原则，矿井防治水主要要做好严格落实“防、堵、疏、排、截”5项综合治理措施和“有组织、有队伍、有装备、有标准、有措施、有考核、有档案”的“八有”措施落实矿井防治水工作。2.1防治水机构（1）成立专门的防治水害分析机构，认真分析研究跟踪地质构造在生产过程中如何导致发生水害的一些细致工作，做好预报预测工作，制定出具有指导意义的防范措施。（2）拟定出年度水害防治计划、雨季“三防”工作计划及实施方案。每月定期组织防治水成员对老空区、废窑巡查工作，做好专项排查记录。（3）每旬组织人员对井下水文观测点观测1次。定期分析全井可能积水块段，并做好水害分析结论报告。每月至少召开1次防治水专题会议，提高职工防治水安全意识。（4）在相应的图纸上标出矿井范围及周边采空区、含水层和废弃巷道等积水情况的位置，开采范围、开采年限、积水量等相关数据。（5）建立矿井防治水专人负责制。2.2防治水措施（1）从严格管理考核入手，明确各专业、各部门和各级管理人员在防治水工作中所要遵守的规定，在资料内业管理、地面和井下防治水、隔离煤柱进一步落实责任，工作不到位、不及时实行重罚制度，年度考核制度，调动防治水工作人员的工作积极性。（2）定期对井下的工作面及易出水地点进行检查，预测预报水情，排查水害隐患，提出治理措施和完成时间，落实责任人，严格督促整改，对不按期完成的单位进行严厉处罚，对有功者实行重奖。（3）定期检查分析，及时掌握威胁状部，采取有效措施，防治水患。（4）加强采空区积水地段管理，积极实行有掘必探，先探后掘工作方针，防止透水事故的发生。（5）定期做好雨季“三防”工作。定期组织人员对硐口排洪沟，防水设备设施的检查，及时排查隐患，严格督促整改落实，备足防洪物质，开展防洪演习，提高事故应急能力，确保井下、地面安全。（6）继续加大职工转招，稳定采掘队伍，加强职工防治水安全技术培训及技能培训，并考试，不合格者执行工资降级制度。强化职工从“要我安全”至“我要安全”和“我懂安全”的转变。（7）引进高等院校相关专业毕业生，补充水文地质人才空缺。（8）积极做好“三量”调整，根据防治水机构人员提供的资料，安排生产接替，避免在雨季或丰水期中安排富含水块段开采。（9）加强老空区的调查，做好档案管理，从基层抓起，特别是施工队防治水队伍建设。3结论邵武煤业公司是一个历经50多a开采的老矿区，由于地理位置、地层结构以