煤礦水害是礦井五大災(zāi)害之一，往往造成突水淹井或淹沒整個工作面的惡性事故。根據(jù)礦井水的來源可分為地下水害、地表水害和老窯積水水害。防治水是防止礦井水害事故發(fā)生，減小礦井正常涌水，降低煤炭生產(chǎn)成本，在保證礦井建設(shè)和生產(chǎn)的安全前提下使國家的煤炭資源得到充分合理的回收。為防止水害事故給礦井的正常安全生產(chǎn)造成影響，特制定礦井防治水綜合安全技術(shù)措施。
??????? 一、水文地質(zhì)情況
??????? 我公司礦區(qū)位于沁水盆地南緣低山丘陵區(qū)，水文地質(zhì)單元屬延河泉域中北部。根據(jù)含水層巖性和地下水賦存特征，本區(qū)地下水類型可劃分為松散巖類孔隙水、碎屑鹽類裂隙水、碎屑夾碳酸巖類巖溶裂隙水、和碳酸鹽巖類巖溶水四種。
??????? 1、礦區(qū)水文地質(zhì)條件
??????? 礦區(qū)松散巖孔隙水含水巖組主要賦存于第四系上更新統(tǒng)地層，含水巖組一般厚為0-10米，富水性差，為透水而不含水層；碎屑巖類裂隙水、碎屑巖夾碳酸鹽巖類裂隙巖溶水，富水性弱；碳酸鹽巖巖溶水在本區(qū)埋深較深，據(jù)山西煤田地質(zhì)勘探144隊，1996年提交的本礦地質(zhì)報告，區(qū)域水位標高為450-560米，高于本礦現(xiàn)開采3#煤層底板標高79-122米，3#煤為帶壓開采，但奧陶系灰?guī)r頂界至3#煤層間距為120余米，可起一定的隔水作用，構(gòu)成3#煤底板突水危險性小，但該含水層富水性強，具不均勻性，開采過程中，若遇斷層，在斷裂連通導(dǎo)水的情況下，不排除有突水的可能，因此在開采過程中應(yīng)堅持“預(yù)測預(yù)報、有掘必探，先探后掘、先治后采”的原則。本區(qū)與煤層開采有關(guān)的地下水類型主要有二疊系、石炭系碎屑及碳酸鹽類巖溶水。
??????? 1）?主要含水層
??????? ①石炭系、二疊系巖裂隙含水層
??????? 含水層主要為山西組K7砂巖和下石盒子組底部的K8砂巖。
??????? K7砂巖為山西組與太原組的分界標志層，巖性以中細、中粗粒砂巖為主，局部為粉砂巖，具有近似垂直于層面的裂隙帶。據(jù)鄰區(qū)抽水試驗，單位涌水量為0.0004-0.003L/s·m，水位標高567.12米，為弱富水含水層。
??????? K8砂巖是山西組與下石盒子組分界標志層，巖性以中細粒巖為主，局部
??????? 地段為粗砂巖，裂隙較發(fā)育。
??????? ②奧陶系巖溶水含水層
??????? 含水層主要有上、下馬家溝組灰?guī)r和峰峰組灰?guī)r組成，上、下馬家溝
??????? 組灰?guī)r溶發(fā)育，局部可見1-2米的溶洞，富水性強，單井最大涌水量為1900m3/d，介由于巖溶發(fā)育不均一，富水性也不均勻；峰峰組在覆蓋層薄的地段內(nèi)，巖溶發(fā)育極普遍，多為透水層，隨埋深增加巖溶發(fā)育減弱。據(jù)鄰區(qū)鉆孔抽水試驗，單井涌水量為0.0015-41.85 L/s·m，富水性不均勻，區(qū)域水位標高在450-560米間，成為礦區(qū)下伏的主要充水含水層。
??????? 2）?主要隔水層
??????? ①石炭系上統(tǒng)及下疊系隔水層
??????? 主要由具有可塑性的泥巖、砂質(zhì)泥巖級成，各層砂巖間及灰?guī)r間均有
??????? 泥巖分布，一般厚度2至數(shù)米不等，可起到良好的層間隔水作用。
??????? ②石炭系中統(tǒng)本溪組隔水層
??????? 該層巖性以鋁士質(zhì)泥頁巖為主，一般為10米左右，裂隙不發(fā)育，透水
??????? 性差，為煤系地層較好的區(qū)域隔水底板，隔斷了與下伏巖溶水的水力聯(lián)系。
??????? 2、礦坑充水因素：
????????? 可能進入礦坑的水源有：大氣降水、地表水、地下水和采空積水等。
??????? ①大氣降水對礦坑充水的影響
??????? 大氣降水入滲量具有明顯的季節(jié)性、多年同期性的變化規(guī)律，且隨著
??????? 降水量的改變而改變，降水入滲對地形低洼淺埋礦床的充水影響最明顯，但隨開采深度的增加，影響逐漸降低，且涌水高峰值出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。
??????? ②地表水對礦床充水的影響
??????? 由于礦區(qū)內(nèi)無大的河流，平時溝谷干涸無水，但存在季節(jié)性河流，一
??????? 般洪水來猛去速，持續(xù)時間短，凡井口不在歷年洪水位置內(nèi)，就不會發(fā)生洪水涌入坑內(nèi)事故，對礦床充水影響小。
??????? ③地下水對礦床充水的影響
??????? 本礦現(xiàn)開采3#煤，煤層賦存于石炭系山西組地層中，其直接充水含水
??????? 層以頂板砂巖充水為主，其次為開采過程中產(chǎn)生的塌陷裂隙帶，在局部地段接受下石盒子組底界K8砂巖充水補給，該層砂巖富水性弱，滲透系數(shù)K=0.032m/d。另據(jù)本礦地質(zhì)報告，該地區(qū)區(qū)域巖溶水水位標高在450-560米，而本礦3#煤底板標高為328-481米，低于突、灰水水位標高79-122米，由于奧陶系灰?guī)r頂界至3#煤層間距為120余米，可起一定的隔水作用，對3#煤開采影響較小，但在今后的采煤中，若遇斷層，在斷裂連通導(dǎo)水的情況下，可形成間接充水含水層，對礦山開采影響大。
??????? ④老窯、采空區(qū)積水
??????? 本區(qū)采煤歷史較久，礦區(qū)內(nèi)及周邊有老窯及采空區(qū)分布，采空內(nèi)或有
??????? 積水，對采礦構(gòu)成直接威脅，為礦區(qū)突水的隱患區(qū)，其危害性極大，所以在煤礦開采過程中，一定要加強探放水工作。
??????? 3、礦區(qū)水環(huán)境
??????? 1）?原生水環(huán)境
??????? 礦區(qū)內(nèi)無地表水體，松散巖類孔隙水水量貧乏，碎屑巖夾碳酸鹽巖類
??????? 裂隙巖溶水富水性弱。已不能滿足當?shù)赜眯枨蟆?br />
??????? 2）?含水層疏干、地下水位下降
??????? 礦區(qū)煤層之上含水層受煤礦礦坑排水及煤層開采后頂板冒落、裂縫下沉、松弛擾動影響，含水層結(jié)構(gòu)遭到破壞，呈半疏干-疏干狀態(tài)。
??????? 煤層下伏巖溶水，水位也呈逐漸下降趨勢。
??????? 3）?水資源污染
??????? 礦區(qū)廢水一般用作井下防塵，對地表水以及淺層地下水不造成污染。
???????????? 4、礦坑涌水量
??????? 據(jù)地質(zhì)報告，礦井目前正常涌水量為35m3/d，最大50m3/d。
??????? 二、礦井水害水源分析
??????? 1、地下水
??????? 地下水是指賦存于地表以下巖層空隙中的重力水，巖層的空隙是地下水存在的先決條件，也是地下水儲存和運動的場所。地下的巖層分為隔水層和含水層，由于隔水層和含水層的存在并具備一定的隔水界面與之相組合時，就會形成儲水構(gòu)造。該種模式?jīng)Q定了含水層中的地下水承受靜水壓力，稱之為承壓水。
??????? 地下水根據(jù)含水巖空隙性質(zhì)不同可以分為孔隙水、裂隙水和巖溶水。大氣降水是地下水的主要補給來源。
??????? 2、地表水
??????? 地表水體包括河流、湖泊、池沼和水庫等，大氣降水也是地表水的水源。其水源可能通過井口、采后冒裂帶、巖溶塌陷坑、斷層帶及封閉不良、鉆孔充水或?qū)M入礦井。
??????? 3、老窯積水
??????? 古代的小煤窯和近代煤礦的采空區(qū)及廢棄巷道由于長期停止排水而保存的地下水，稱為老窯積水。尤其是年代久遠缺乏足夠資料的這種老窯積水，是煤礦生產(chǎn)建設(shè)中最危險的水患之一。
??????? 三、礦井水害監(jiān)測
??????? 1、地下水
??????? 地下水的觀測內(nèi)容包括礦井、煤層、采掘面的涌水量觀測及各類水文地質(zhì)鉆孔、地質(zhì)孔的水量、水壓、水質(zhì)、水溫的動態(tài)觀測。井下突、涌、淋、滴、滲水點的觀測內(nèi)容包括：出水時間；出水地點；出水層、厚度、巖性，喀斯特裂隙發(fā)育情況，出水形式、出水點頂?shù)装鍑鷰r壓力的顯現(xiàn)變化情況；出水點水的顏色、溫度、透明度、口感、氣味等物理性質(zhì)，并取樣進行水質(zhì)分析；周圍出水點和觀測孔的水量、水壓變化情況等。
??????? 2、地表水
??????? 收集當?shù)氐臍庀筚Y料，掌握降水量、蒸發(fā)量、氣溫、濕度等數(shù)據(jù)。調(diào)查礦區(qū)內(nèi)的湖泊、池塘、水庫、塌陷積水區(qū)的水位、水量、庫容等數(shù)據(jù)。礦區(qū)范圍內(nèi)有河流通過時，應(yīng)在河流出入礦區(qū)地段，含水層露頭過河地段，斷層過河地段、河下采煤處，支流入口處、地表塌陷處，溶洞發(fā)育地段，以及嚴重滲漏地段的上下方設(shè)立水文觀測站，定期觀測水位、流量。觀測時間一般為每月一次，雨季或暴雨后根據(jù)需要增加觀測次數(shù)。
??????? 3、老窯積水
??????? 對周邊煤礦進行調(diào)查，收集其井口坐標、標高、井深，了解現(xiàn)開采的范圍、充水特征、出水量、老空充水區(qū)、充水巷道的位置。調(diào)查了解因周邊煤礦開采而引起危害礦井的可能的充水因素等。周邊煤礦開采結(jié)束后，要收集報廢井筒的封閉日期、封填材料及深度等資料。
??????? 對小煤礦、老窯、老空積水區(qū)的觀測，必須安排兩人，嚴禁單人進行觀測。
??????? 四、礦井突水預(yù)兆及突水量估算
??????? 1、一般預(yù)兆
??????? 1）煤層變潮濕、松軟；煤幫出現(xiàn)滴水、淋水現(xiàn)象，且淋水由小變大；有時煤幫出現(xiàn)鐵銹色水跡；
??????? 2）工作面氣溫降低，或出現(xiàn)霧氣或硫化氫氣味；
??????? 3）有時可聽到水的“嘶嘶”聲；
??????? 4）礦壓增大，發(fā)生片幫、冒頂及底臌。
??????? 2、工作面底板灰?guī)r含水層突水預(yù)兆
??????? 1）工作面壓力增大，底板臌起，底臌量有時可達500mm以上；
??????? 2）工作面底板產(chǎn)生裂隙，并逐漸增大；
??????? 3）沿裂隙或煤幫向外滲水，隨著裂隙的增大，水量增加，當?shù)装鍧B水量大到一定程度時，煤幫滲水可能停止，此時水色時清時濁，底板活動時水變渾濁、底板穩(wěn)定時水色變清；
??????? 4）底板破裂，沿裂縫有高壓水噴出，并伴有“嘶嘶”聲或刺耳水聲；
??????? 5）底板發(fā)生“底爆”，伴有巨響，地下水大量涌出，水色呈乳白色或黃色。
??????? 3、松散孔隙含水層水突水預(yù)兆
??????? 1）突水部位發(fā)潮、滴水、且滴水現(xiàn)象逐漸增大，仔細觀察可以發(fā)現(xiàn)水中含有少量細砂；
??????? 2）發(fā)生局部冒頂，水量突增并出現(xiàn)流砂，流砂常呈間歇性，水色時清時混，總的趨勢是水量、砂量增加，直至流砂大量涌出；
??????? 3）頂板發(fā)生潰水、潰砂，這種現(xiàn)象可能影響到地表，致使地表出現(xiàn)塌陷坑。
??????? 突水發(fā)生后，水量的估算是一項必不可少的重要工作。常用的方法有：浮標法、水泵標定法和容積法。
??????? 五、水害防治安全技術(shù)措施
??????? 1、地下水防治
??????? 防治地下水害，要從整體上查明礦井水文地質(zhì)條件，采取疏水降壓或截源堵水等措施進行處理。
??????? 礦井疏水過程可分為疏水勘探、試驗疏水和經(jīng)常疏水。疏水方式包括三種：地表式是從地表進行疏干；地下式是在地下進行疏干；聯(lián)合式是同時采用上述兩種方式或多井同時疏干。
??????? 1）地表疏干
??????? 地表疏干主要用在預(yù)先疏干階段，是在地表鉆孔中用潛水泵預(yù)先疏降充水含水層的水位或水壓的疏干方式。
??????? 2）地下疏干
??????? 地下疏干主要應(yīng)用在并行疏干階段，通常采用巷道疏干和井下鉆孔疏干的方法。
??????? 3）聯(lián)合疏干
??????? 聯(lián)合疏干常應(yīng)用于礦井水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜的礦井。
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