浅析矿井不同类型水害的威胁及治理
摘 要 该文主要从探讨分析协庄煤矿目前存在的各种水害威胁类型入手，提出了治理这些水害的方法，为煤矿防治水害提供切实可行的思路和手段。
关键词 水害 威胁 治理
1 协庄煤矿的水害治理
1 矿井水害基本情况
1．1．1 矿井水文地质概况
协庄煤矿矿井可采煤层六层，分别是二叠系山西组的二、四层煤和石炭系太原组的六、十一、十三、十五层煤。矿井含水层主要有第四系松散含水层、二、四层顶板砂岩裂隙含水层、六层煤底板一灰含水层、十一层煤底板、十三层顶板四灰含水层，十三、十五层煤底板
徐灰、草灰含水层，以及煤系底部的奥灰含水层。
井田范围内地表小汶河从东向西流经，由于煤层露头以及煤系中的薄层灰岩露头出露于小汶河沿岸，被第四系含水层覆盖，各含水层从露头区接受地表水、第四系水的补给，因此大气降水、地表水以及第四系水构成了矿井的间接充水水源，六层煤底板的一灰含水层，十一层煤底板的四灰含水层构成了矿井的主要充水因素。
由于一灰、四灰含水层浅部与地表水、第四系水联系密切，因此含水层浅部富水性较强。协庄煤矿矿井曾发生两次大的四灰突水事故，最大水量达32．7m3／min，1990年矿井发生了地表水由一灰露头泄漏矿井事故，漏水量达52m3／min，随着埋深的增加，各含水层富
水性渐趋微弱，因此对矿井的威胁程度降低，矿井对井田东翼一灰、四灰含水层露头进行了浅截注浆后，降低了各含水层与矿井的水力联系和威胁程度。近几年来，由于地表露头区遭受采砂、盗采破坏，导致地表水与矿井的联系密切，雨季地表水渗入矿井，因此矿井先后进行了东翼露头煤柱注浆加固工程、矸石回填工程，保证了矿井安全。随着今后矿井十三、十五层煤的开采，其底板徐、奥灰含水层对矿井的威胁将会越来越大。
1．1．2 矿井水害基本情况
根据协庄矿历史上发生的水害事故及目前矿井的生产实际分析，矿井存在着以下水害威胁：(1)井田煤层露头区地表水泄漏矿井威胁；(2)四灰、徐灰及奥灰岩溶水突水威胁；(3)老空积水威胁；(4)其它水害威胁，包括采掘工作面临近导水断层、陷落柱、未封或封孔不良钻孔的威胁。
1．2 矿井可能发生水害事故的原因分析
1．2．1 地表水泄漏威胁
矿井东翼二、四、十一层煤露头区，位于雨季小汶河淹没范围之内，由于附近村民取土挖沙，地表形成大面积挖沙坑，矿井一灰及煤层露头暴露坑底，村民进而盗采露头煤，使矿井留设的露头防水煤柱遭到严重破坏，地表水由三、七采区露头砂坑底部的一灰、三灰岩溶裂隙通道、被盗采破坏的二、四、十一层露头煤柱渗入矿井，从而对矿井构成地表水泄漏威胁。为此矿井先后对井田东翼三采一灰、十一层煤底板三灰露头进行了浅截注浆治理、对破坏的七采二、四层露头煤柱进行注浆加固治理，对露头采砂坑、盗采坑进行了矸石回填、筑挡水坝治理，从而保证了矿井安全。但每年的雨季一50m水平七采区二、四、六层涌水量增加幅度仍较大，七采区地表一灰露头物探资料表明，一灰仍存在有一定的裂隙通道，矿井附近的刘官庄小河从一灰露头上方流经汇人小汶河，因此地表水仍存在泄漏矿井的威胁。
1．2．2 四灰、徐灰岩溶水的威胁
(1)四灰对开采十一层煤的威胁。四灰是矿井开采十一层煤的底板直接充水含水层，上距十一层煤28m，在一50m水平三采区开采十一层时曾发生两次大的四灰突水事故。东翼四灰进行浅截注浆后，随着矿井开采深部十一层煤，四灰埋深的增加，其富水性有所减弱，矿井东翼四灰的威胁程度已明显降低。矿井西翼十一层煤一300m水平以上大部分已划归地方煤矿开采，其中个别地方煤矿在开采十一、十三层煤过程中，多次发生四灰突水事故。说明四灰富水性较强。2001年矿井西翼一550m水平3—3采区3111lE工作面开采过程中发生底板四灰出水事故(徐灰为间接水源)，最大水量3．Om3／min，因此矿井开采西翼十一层煤时，四灰水仍存在一定的突水威胁。
(2)徐灰对开采十三层煤的威胁。徐灰是开采十三层煤的底板直接充水含水层，上距十三层煤38m，目前矿井正在—300水平采区进行十三层煤的开采工作，从协庄矿井施工的徐灰探放水孔来看，徐灰水量O．5～8．13L/min，水压1．8～2．4MPa，说明徐灰仍具有较高的水压。采用突水系数法对徐灰威胁程度进行安全评价知徐灰与十三层之间隔水厚度不足，因此在十三层煤开采时，徐灰具有一定的出水危险性。
1．2．3老空积水威胁
协庄矿为建矿近50年的老矿，老空区复杂、面积大，同时煤层走向变化大，造成直线定向巷道起伏大，极易造成巷道积水，若老空、老巷积水排查处理不及时，长期积聚形成大量积水即有可能冲破隔离煤柱或密闭墙突然释放，从而对临近的采掘工作面或巷道构成水害威胁，此外，巷道、老空积水对与之预透的采掘工作面也构成水害威胁。
1．2．4 其它威胁
包括采掘工作面临近或预透老空充水区、充水巷道、导水断层、陷落柱、未封或封孔不良钻孔的威胁，特别是在七采十三层煤的开采过程中，由于距下部的含水层较近，对于临近的陷落柱极有可能导水断层，要特别注意。
1．3 水害预兆
煤岩层出水之前，一般都有预兆：如工作面变得潮湿、顶板淋水加大、岩石膨胀、底板鼓起、底板突然涌水、工作面温度下降、空气变冷、产生雾气、工作面压力增大、片帮冒顶、底板鼓起、巷道断面缩小、支架变形出现压力水流、有害气体增加等。此外，比较明显的征兆有：煤或岩层有“吱吱”的水叫声、煤壁或巷道“挂汗”、“挂红”等，地表水或地方煤矿水涌人井下时，矿井相应地点的涌水量突然增大，水质变浑，水温变化等。
1．4 可能造成的危害程度
1．4．1 地表水泄漏威胁
矿井东翼二、四、十一层煤露头区，位于雨季小汶河淹没范围之内，若发生地表水泄漏事故，将通过—50m水平老空区、采区上山泻入—50m．水平二、四层、十一层东大巷，轻者造成矿井涌水量增大，增加矿井的排水费用，严重者进入下部水平，冲毁巷道、工作面，造成矿井停产，人员伤亡，甚至淹井等重大事故。
1．4．2 四灰、徐灰岩溶水的威胁
若矿井开采十一、十三层煤过程中发生底板四灰、徐灰出水事故，轻者造成矿井涌水量增大，增加矿井的排水费用，严重者冲毁巷道、工作面，毁坏设备，造成工作面或采区停产，甚至淹采区等重大事故。
1．4．3 老空积水威胁
若老空水排查处理不及时，发生老空溃水事故，则会冲毁附近的巷道、工作面，造成工作面、采区停产，并极易造成人员伤亡，造成重大事故。
1．4．4 其它威胁
若发生采掘工作面临近或揭露导水断层、陷落柱、未封或封孔不良钻孔的出水事故，轻者造成矿井涌水量增大，增加矿井的排水费用，严重者冲毁巷道、工作面，毁坏设备，造成工作面或采区停产，甚至人员伤亡、淹采区等重大事故。
1．5 水害预防治理
1．5．1 水害预防治理措施
(1)地表水害治理。在雨季来临前，对地表煤层露头及薄层灰岩露头地表进行全面调查，并结合井下不同地点的涌水量变化情况进行分析，对发现的采沙坑、盗采坑、塌陷地点及有可能漏水地段及时进行回填处理。对薄层灰岩露头存在的漏水裂隙通道采用浅截帷幕注浆进行堵漏；对于残存的露头煤柱进行注浆加固。防止地表水泄漏井下。
做好雨季期间对地表露头的巡查工作及井下各涌水点的观测，发现异常及时采取有效措施进行处理。
(2)对四灰、徐灰的治理。矿井后组十一、十三、十五层煤巷道施工过程中，根据巷道施工程序和进度，按照探放水设计要求及时布置物探、钻探工程，对四灰、徐灰的富水超前探放，为后期巷道的施工提供安全依据，当探水孔表明含水层水压较高、水量较大，对后期
巷道的施工构成威胁时，应停止后期巷道的施工，进行四灰、徐灰水的疏放工作，确定无威胁后，方可恢复后期巷道的施工。
工作面放出后投产前，首先进行工作面底板四灰、徐灰及奥灰含水层的水文物探及钻探探查工作。查明各含水层水文地质条件及其富水性。在此基础上进行开采防水安全性评价，确定无威胁后，方可进行该工作面的回采。
(3)对老空积水水害的治理。结合矿井生产接续计划，对矿井采掘工程中有可能揭露或临近的老空水区、充水巷道每月进行一次全面排查，对有老空积水威胁的施工地点，确定探放水警戒线，编制探放水设计，随时掌握采掘进度，在接近探放水警戒线之前，要下达水害预报通知单，并进行探放水。
加强老空区和密闭墙的管理，每月对密闭墙积水情况检查一次，雨季半月一次，发现问题及时处理。确保避免老空区积水溃水事故的发生。
(4)其它探水。每月一次对井下采掘工作面临近或有可能揭露的导水断层、陷落柱、未封或封孑L不合格钻孔等，全面排查一次，确定探水警戒线，编制探放水设计。随时掌握采掘进度，在接近各类警戒线之前，发送水害预报通知单，并进行探放水。
1．5．2 完成水害预防治理工程项目
每年年初根据排查的矿井重大防治水隐患，编制矿井的中长期防治水规划，年度防治水计划，将矿井需要进行的防治水工程项目、需投入的设备资金列入其中，同时列入矿井的安全技措工程项目，防治水资金专款专用，做到资金落实有保障，从而最大限度地避免矿井水害事故的发生。
1．5．3 水害隐患建档、评估与监控
(1)建立水害隐患排查档案，其内容包括地表水泄漏地点排查、地方煤矿开采情况调查、井下受岩溶水威胁地点排查、井下老空积水区排查、密闭墙、挡水墙排查，采掘工作面临近的含水断层、陷落柱、封闭不良钻孔排查专项。
(2)对各类水害隐患每月排查一次，雨季期间适当加密，各次排查结果分别填人相应的档案中。
(3)分别对各类隐患的威胁程度进行评估,制定处理措施。
(4)对隐患的处理进行监督检查，直至隐患解除关闭。
(5)将处理监控结果填入隐患排查处理档案。
2 结论
通过对不同类型的水害进行有针对性的分析治理，可以有效地防止矿井水害事故的发生，保证矿井安全生产。对矿井水害威胁的治理方法及对矿井水害水源的分析，为其它矿井提供了查找水害诱因、治理矿井水害的切实可行的路子。
*收稿日期：2008一03一05
作者简介：李伟(197l一)，男，汉族，1994年7月毕业于山东矿业学院采矿专业，采矿高级工程师，现任新汶矿业集团公司协庄煤矿总工程师，已在各级刊物发表论文多篇。
