煤田水文地质特征范文

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1煤田水文地质特征

1.1矿井充水水源

矿井水是矿井开采过程中涌入矿井巷道的水，其充水水源既取决于矿井所处的自然地理、地质和水文地质特征，也取决于矿井建设和生产过程中采矿活动对天然水文地质条件的改变。矿井充水水源种类很多，如大气降水、地表水、地下水、老窑积水。（1）大气降水。大气降水是地表水和地下水的主要补给来源。补给途径主要通过第四系松散残、坡积物和基岩风化带以及老空塌陷区等，渗入补给含水岩组、断裂构造带及生产煤硐，然后进入未来矿井坑道。但大气降水具有随季节性（年）周期性变化和降水影响随着深度减弱两个明显的特征。如：培丰煤矿地处亚热带，属亚热带海洋性气候，常年温湿多雨，因此大气降水也就自然而然地成为了其主要的充水水源。每到雨季期间，井下涌水量迅猛增大，为正常涌水量的1.7～2.2倍。全矿正常涌水量为340m3/h；最大涌水量为985m3/h（历年最大涌水量为1080m3/h，2006年6月18日）。（2）地表水。地表水主要为江、河、湖、海、水库、沼泽等水体。当它与井下巷道有直接或间接联系时，便会成为矿井水的直接充水水源，为矿井安全生产埋下一个巨大的安全隐患。如：培丰煤矿的最大地表水体为文溪河。文溪河在矿区9～10线间由东向西横穿而过，流经坎市后汇入永定河，流量0.2～3m3/s，历年最高洪水位标高298m。矿井在开采其下水平煤层过程中已按开采设计留设了足够的河床隔水煤柱，从以往开采观测情况看，暂时未见明显充水影响。（3）地下水。地下水主要包括含水岩组和一些断层裂隙水等，是矿井水的直接充水来源。一般来讲大气降水和地表水通过一些构造裂隙、断层等通道进入含水层，当含水层水量达到饱和状态时，多余水量则成为矿井水的直接充水来源。如：培丰矿区的含水岩组主要有第四系含水岩组、童子岩组第1、3段含水岩组和栖霞组灰岩，前两者对矿井生产影响不大，后者却具有潜在性的危害。（4）老窑积水。采掘范围不明的古井、小窑积水、以及近代矿井采空区与废巷的老塘积水，统称为老空积水，它具有位置不清、范围不明、连通复杂、水量大、水压高、含有害气体等特征。如：培丰煤矿老窑积水主要是一些小窑积水和采空区废巷的老塘水。小煤窑自身具有一定得排水能力，能适当减轻下水平的水压，但其停产报废后的坑道，特别是一些斜井下山开采的小煤窑，往往会封存一部分积水，一旦这一部分水被新矿开采时不慎揭露，则有可能会造成突水危害。

1.2矿井充水通道

矿井充水通道大致可分为天然通道和人为通道2类。天然通道包括断裂构造、构造裂隙、岩溶陷落柱及地震裂隙等，人为通道包括采动裂隙和塌陷区、封闭不良的钻孔。

1.2.1天然通道（1）断裂构造。断裂构造成为充水通道主要取决于断裂带本身的水力性质和矿床开采时人为采矿活动的方式与强度。大断层常控制区域地质格架，不仅控制区域地质的结构和演化，还控制和影响区域成矿作用。当断层的性质不同时，其对矿井充水的影响也不相同。导水断层一般为张性断层，导水断层所处位置不同其水文地质意义亦不同，当导水断层与地表水或地下含水岩组相连通时，就会成为矿井水的直接或间接补给通道；还有一种隔水断层，是由压扭性断层或断层带被粘土质充填形成的，这种断层阻断了矿井水的来源，有利于井下防治水工作。此外，一些节理尤其是张节理发育比较完整的地方也是矿井充水的有利通道。（2）构造裂隙。构造裂隙是在地壳运动过程中岩石在造应力作用下产生的，具有强烈的均匀性、各向异性、随机性等特点。一个地区岩层中的主要裂隙可划分为以下几组，如图3所示。一般在构造应力集中的部位，裂隙较发育，岩层透水性也好。同一裂隙含水层中，背斜轴部常较翼部蓄水，倾斜岩层较平缓岩层富水，断层带附近往往格外富水。由于矿井地质构造相对比较复杂，裂隙发育比较完整，因此构造裂隙是矿井水的一个很重要的充水通道。（3）岩溶陷落柱。岩溶陷落柱是指埋藏在煤系地层下部的巨厚可溶岩体，在地下水溶蚀作用下，形成巨大的岩溶空洞。当空洞顶部岩层失去对上覆岩体的支撑能力时，上覆岩体在重力作用下向下垮落，充填于溶蚀空间中，因而形成了岩溶陷落柱。岩溶陷落柱可分为全充水型、边缘充水型和疏干型3种，前者对矿井充水影响最大，后两者影响较小甚至不产生影响。岩溶陷落柱是华北石炭二叠系煤田中的一种重要地质现象，在我国北方地区较为发育，南方相对较少。（4）地震裂隙。处于地震活动比较频繁地带的矿井，往往由于地震活动产生的裂隙导致地表水或地下含水岩组与井巷相连通，从而成为矿井水的补给通道，增加矿井涌水量。据闽震发办（1995）117号文，培丰矿区未发生过大于5级的地震，基本地震烈度为6度，因此目前为止矿井充水通道暂无地震裂隙这一通道。

1.2.2人为通道（1）采动裂隙和塌陷区。人为盲目采矿活动的进行往往会产生冒裂带、导水裂隙带及弯曲沉降带等3带，甚至还有可能造成塌陷区。3带和塌陷区的形成和发育通常会导致井巷与含水岩组或地表水相连通，从而增加矿井涌水量，影响矿井安全生产。如：培丰煤矿曾经发生过一次与矿井有贯通的周边小煤窑乱采乱掘，导致文溪河河床塌陷，河水由塌陷区涌入流到矿井主要大巷，所幸处理及时没有造成较大损失。（2）封闭不良的钻孔。所有钻孔封孔后都应按封孔设计要求和《水文地质钻探规程》的规定进行封孔。未进行封孔和封孔质量不合乎要求的钻孔极有可能转变为矿井突水的人为导水通道。当掘进巷道或采区工作面接触这些封孔不良钻孔时，煤层顶、底板充水含水层地下水将沿着钻孔补给采掘工作面，造成矿井的水害事故。

2矿井水害发生的原因及防治对策

2.1矿井水害发生的原因近年来福建省煤矿水害事故数约占事故总数的20%，事故死亡人数占死亡总人数的60%左右。一旦发生事故，往往具有突发性和极大的危害性，不仅影响生产，造成经济损失，而且还易造成重大伤亡事故。为了更好地防止水害事故的生，必须先了解矿井水害发生的原因，在此基础上制定出具有针对性的防治对策，才能从根本上降低矿井水害事故的发生。（1）水文地质情况不清。一些矿井在开采过程中，由于对本矿水文地质特征不清楚，缺乏必要的水文五大基础图纸及其他相关水害防治文件措施，造成井巷或采掘工作面在接近充水断层、强含水层、岩溶陷落柱、含水溶洞、老窑积水等充水水源和充水通道时，未及时采取具体的防范措施对策，从而引发了矿井水害事故。（2）地面防洪、防汛工程措施不到位。对于大气降水是主要充水水源的矿井，如果没有做好地面防洪、防汛工程措施，或是在设计、施工方面有缺陷，达不到防洪、防汛要求标准，或防洪、防汛设施失效，以及地面塌陷、裂隙未处理，都会导致地表水由井巷、塌陷区、裂隙等通道进入井下造成水害事故。（3）井下探放水措施没有落实。没有严格执行煤矿防治水“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”16字方针，对于可能发生透水事故的工作面，没有安排专业的探放水人员用专门的探放水设备进行超前探放水工作，甚至一些矿井没有探放水设备干脆用煤电钻代替来敷衍了事，盲目掘进，从而导致水害事故。（4）非法生产，超层越界开采。一些非法矿井无正规设计，边掘边采，盲目生产，破坏防隔水煤柱，导致水害事故发生。部分乡镇煤矿经过多年的开采，资源已经枯竭，为了自身经济利益，争夺资源越界开采相邻煤矿的煤层，由于不清楚相邻矿的地质资料，盲目进入积水老空区；有的乡镇煤矿附着国有大矿采空区反复掘进找煤，甚至非法开采大矿的防隔水煤柱。据统计，50%的透水事故是小煤矿违法越界开采造成的。此外，井巷位置设计不合理、排水设施系统不完善、各种防水工程质量监管监察不到位、测量误差导致巷道进入老窑积水区、水害应急系统不健全等种种因素也都有可能导致矿井水害的发生。

2.2矿井水害防治对策通过分析可以了解到矿井水害发生的原因很多，水害防治工作容不得半点马虎，预防水害事故必须制定严密完整的防治对策，严格落实煤矿企业的责任主体，坚持国家防治水16字方针，加强监管监察力度，健全防治水系统，力求在根源上解除水害事故隐患，遏制水害事故的发生。（1）全面掌握水文地质资料。矿井水文地质特征是矿井防治水的重要基础和可靠依据，因此一些水文地质情况不清的矿井必须重新整理和收集矿井水文地质资料，全面掌握矿井水文地质特征，了解含水层及老窑积水情况，查明矿井各种可能的充水水源和充水通道，在此基础上建立完善的矿井水文地质观测系统，从而制定出具体可靠的切合本矿实际条件的防治对策。（2）完善地表防治水工程。地表水的防治就是防止井田范围内的河流、暴雨、山洪等水体通过井筒、封闭不良钻孔、构造裂隙等充水通道进入井下。根据各煤矿多年的地表水防治经验，比较有效的措施有：①拦，对可能灌入井下的地表水采用拦截在井田之外，如修建防洪堤等；②导，在矿区范围内的山坡挖掘截水沟及排洪沟，尽可能地把山上的水流疏导至矿区之外；③填，对可能向井下灌水的地表裂缝、塌陷区、老窑井填实，防止地表水通过这些导水通道进入井下。（3）落实井下水防治工作。煤矿井下水防治工作必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的方针，落实“防、堵、疏、排、截”五位一体的综合防治措施。矿井加强探放水作业人员的培训，对有可能构成水害威胁的区域，采用物探、化探和钻探等综合探测技术手段，排查水害，在确保巷道掘进没有水害威胁的基础上再进行施工。井下防治水工作的落实，能够在很大程度上减轻矿井水害威胁，及时消除各种水害安全隐患，从而大大降低了矿井水害事故的发生。（4）杜绝超层越界和非法开采。由于超层越界和非法开采是导致煤矿水害发生的主要原因，所以必须贯彻落实“三大规程”，坚决杜绝超层越界和非法开采行为，同时加强对员工的培训、教育，提高其安全意识、安全技术素质，如对突水征兆的识别，实现矿井的本质安全化，才可能从最大限度上消除矿井水害安全隐患，科学地指导煤矿生产，确保职工生命安全。当然，矿井水害事故并非做好以上4个方面便可以避免，矿井水害防治是矿井一项任重而道远的工作，只有在落实了地方政府监管和企业负责两个主体基础之上，根据矿井本身的地形地貌水文地质条件，制定具体详细的水害防治措施，严格地落实到位后，才可能从最大限度上避免水害事故的发生。对于地表水，各矿必须坚持按期进行巡查汇报，及时处理各种安全隐患；对于井下水，各矿也必须对其进行严密的观测，时刻掌握其动态，对有水害威胁的工作面坚持“有疑必探，先探后掘”的原则。经过历年来的防治水工作，防治水人员对矿井水文地质特征也有了一个全面的认识和了解，建立起一套较为完整的水害防治系统和水灾事故处理应急预案，即便在雨季来临之时，也能够做到从容面对和有条不紊地处理各种突发情况。

3结束语

综上所述，福建省龙永煤田的矿井主要充水水源为大气降水和小窑水，主要充水通道为断裂构造。大部份矿井雨季期间面临水害的威胁最大，但考虑到其已制定了完整的防治水规划、计划及应急方案，各项措施、基本设施设备也已具备完善，相信一定能够很好地预防和抵御各种水害隐患。

作者：邓华元单位：福建煤电股份有限公司