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本文作者:马亚杰1郑翠敏1张岳2常江1付荣钦3作者单位:1河北联合大学2河北承德兴隆矿务局3河北省地质矿产勘查开发局第四地质大队
矿井及周边老空水分布影响
矿井处于自然缺水区,地下含水层经多年开采疏放,多不含水。井田内断层构造发育,受倾向南的逆掩断层控制,断层上盘煤层压着下盘煤层,南部煤层压着北部煤层。开采时由南向北,先采上部煤层,再采下部煤层。主要可采四、六煤层,顶板以砂页岩、页岩、铝土页岩为主,岩性比较松软,容易垮落[4]。下部煤层开采后,受断层发育等因素影响,顶板冒落、裂隙带往往影响至上部采空区,形成贯通裂隙[5-6]。因此,降雨及冲积层水下渗进入矿井,易直接转为矿井涌水,一般不易形成封闭老空积水,下山开采区可能形成老空积水。矿井生产中,对一些采空区积水进行了探放,积水量不大。1991年,隆泰公司对原东斜井+475石门和采空区及其附近小窑进行了探放水,共打钻孔10个,历经5月至12月,共探放积水48102.32m3。1992年,隆泰公司对原9439采空区进行了探放水施工,共打钻孔4个。9439采空积水区位于2743采区上方41m,积水最低标高为+480m,预计积水量为10000m3。仅1号钻孔透水,放出积水3417.84m3,2743采面淋水放出积水7680m3,合计11097.8m3。矿区采取了多种措施阻隔生产区外老空水。①1995年于二水平西南石门大巷建立永久水闸墙,敷设三条放水管路,以二水平西南石门和2862井底作为储水仓,水仓容量900m3,用以封堵2841区域涌水;②1995年,于东斜井+465巷道内建水闸墙,封堵东斜井附近小窑涌、积水;③2003年,为封堵张庄区域涌水,提高水位淹灭空区内火点,建张庄区域防水闸墙,同时也用于封堵张庄区域来水。目前,矿井内可复块段均在井田工业广场附近,开采深度在一水平(标高+370)以下,最高开采高度为2742风巷+336m。矿井浅部原封闭的小井开采深度在+400水平以上,经过近二十年的沉降、埋压现已完全填实,不存在老空积水。并且以上块段上部也不存在封闭的小井。预复采区域为本矿回采形成的采空区,采塘位置、有无积水矿内底数清楚,每个块段开发前均进行水患排查分析,如果有积水必须进行探放水工作,施工过程中发现问题立即停止施工,利用探放水钻机进行补探。所以,以上几个复采块段不受水害威胁。
矿井涌水量
依据涌水量台帐总结(1981-2009年)隆泰公司矿井一水平最大涌水量347.1m3/h,二水平最大涌水量652.5m3/h,矿井最大涌水量为849.9m3/h,其变化无明显趋势,如图2所示。近3年来,隆泰公司矿井最大涌水量为583.7m3/h。最大涌水量发生在每年的7~9月份,与雨季同期,无滞后或滞后期短,反应出大气降水可以迅速入渗至井下,入渗通道良好。1981—2004年,矿井平均涌水量为72~182m3/h。图3给出了依据2009年矿井涌水量台帐绘出的涌水量变化曲线,如图3所示,全矿枯水季节正常涌水量约140m3/h,雨季正常涌水量约300m3/h。
矿井突水量
汪庄矿共,措施简单。与94年相比较,目前矿井充水条件发生了较大的改变:①90年代矿区地表小井十分活跃,地面小窖和小窖开采造成地面塌陷坑成为直接充水通道,近年来大量关停了地面小井,同时对地表进行了恢复治理,封闭了多数充水通道;②近年来,矿井开采规模逐渐减小,主要为复采,矿井浅部裂隙经多年沉降自然封闭。③自94年淹井事故发生后,矿区地面防洪工作得以重视,建立了雨季井上防汛制度。记录发生透水事故4次。94年“7.13”因强降雨引发淹井事故,当时矿井防治水意识极差近16年来,矿井共发生突水事故3次:①2001年“8.14”2761区域突水事故,突水量约70.2m3/h;②2004年10月14日张庄河下渗突水,突水量约200m3/h;③2006年10月2762采区突水,突水量约250m3/h。近3年来未发生突水事故。
开采受水害影响程度评价
兴隆煤田矿井主要水害威胁为连续强降雨及老空水患。该矿井开采历史长,煤层埋藏浅,曾经小井活跃,造成矿界内及周边老空面积大,部分有积水。此外,采动形成大量导通地表及局部冲积含水层的开采裂隙、塌陷坑及部分封闭不良小井,为大气降雨入渗提供了优势通道,若遇连降强雨,矿井涌水量猛增,可能影响矿井生产。雨季充水条件好。该矿采取一系列有效措施封堵老空积水与雨季充水,积水区对该矿可复采资源区影响不大。
矿井防治水工作难易程度评价
汪庄矿涌水量峰期与汛期一致,雨季是水害防治的重要时期。该矿地形有利于降水的地面排泄,降水引起的矿井充水,过程快,但时间较短。小窑透水多发自雨季,亦为降雨充水。矿井防治水工作需落实汛期井上井下联合防灾工作,一方面采取地面拦、导、填措施,及时疏排地表洪流、积水;另一方面在井下建立防水闸墙及地下临时水库,进行截水分峰,视矿井一、二水平涌水情况进行放水,保证矿井涌水正常排出,防止灾害发生。同时,落实老空水的超前预测及探放工作。综上所述,该矿防治水工作较为简单。