张琼1 韩学思2
黑龙江龙煤鸡西矿业有限责任公司地质测量部 158100
摘要：鸡西矿区隶属鸡西公司水文地质条件为复杂型矿井目前仅有一个，是该公司新发煤矿，该矿井属三下开采矿井，现涌水量逐年加大。本文从水文地质的角度，初步分析确定矿井水的来源，提出了治理方法。
关键词：矿井水来源 第四系冲积层 涌水量预测
一、矿井简介
新发煤矿位于黑龙江省鸡西市境内，本地区属温带大陆性气候，全年降水量为316mm～528mm，主要降水在4月至9月，多集中于8月份、9月份，年蒸发量在1165mm～1200mm。冬季冻结深度2m左右，次年4月份开始解冻，结冻期长达5个月。
二、新发煤矿矿井水涌水量情况及危害
新发煤矿地表有穆棱河自井田东西方向流过，河流第四系冲积层覆盖新发井田地表。经地质勘探施工专门水文钻孔所提交的报告，确定穆棱河第四系冲积层为潜水含水层，由于新发煤矿所采煤层上覆岩层不发育粘土隔水层，第四系冲积潜水层对矿井直接补给水源，使新发煤矿成为鸡西分公司的涌水量最大的矿井。实际观测，新发煤矿井下矿井涌水量为984.5m3/h。
矿井涌水量的增加，使井下主运道水沟水溢出，造成巷道被淹，严重时可淹没矿井局部通风设备，危害矿井安全，还加大了井下水泵的工作负担，一旦矿井涌水量超过水泵最大功率，还可能造成淹井事故，后果极其严重。
三、新发煤矿矿井水来源
从建设工程三工区提供的副井井筒柱状图上表明，井筒周围的岩石为砂岩、泥岩居多，砂岩的粒度由粗砂到粉砂不等，少量的砾石和粘土岩，当然还包括侏罗纪城子河含煤层组。约10米厚的表土层，为第四纪冲积层，由松散的粘土和泥沙组成。
按照设计要求，在井筒开凿前，在主副井中心线上布置了井筒检查孔——90-1号孔和90-2号钻孔，两孔深度均达到500米以上，施工完毕后原东北内蒙古煤炭工业联合公司工程质量检测人员，于1991年3月对以上两个钻孔进行了流量测井检测，并提交了成果报告。报告认为，副井井筒以地表至井底，穿过了3个主要含水层，涌水量在0.36吨/小时—4.46吨/小时之间。这主要原因是由于新发煤矿是典型的水体下采煤，穆棱河与新发煤矿井巷最短的铅垂距离只有150m，其中包括穆棱河第四系冲积层垂直厚度12m，经过地质勘探施工专门水文钻孔所提交的报告，确定穆棱河第四系冲积层为潜水含水层，该层分布范围广，覆盖整个井田地表。煤层顶板岩性基本上都是砂岩沉积，不发育有厚度5m以上的粘土隔水层，因此河水、第四系冲积潜水层构成了新发煤矿矿井的直接补给水源。
四、分析涌水量增加的主要原因，与开采面积的关系
随着采区面积不断扩大，可采累积厚度不断增加，采空区面积也在扩大，2004年，矿井涌水量平均为540 m3/h，远远超出了矿井设计所预测的涌水量数值。井下采煤工作面走向长度小，采煤队跳面搬家频繁，采空区累计总面积不断增加，顶板岩石下沉加快，采空区裂隙发育，导水裂隙带高度通过计算达到20m以上，波及到第四纪潜水，形成联系。加之采区地表为穆棱河第四系冲积层，由于采动影响，随着时间的推移，塌陷已经出现，周围发现有数条较宽的裂缝，形成导水通道。由于与穆棱河相毗邻，盆地形成大面积的积水洼地，这是新发煤矿井下的涌水量逐年增大的主要原因。
新发煤矿自生产开始时，针对东煤公司哈尔滨煤矿设计院限定的+50开采上限，还是采取比较严格的遵守的。但是，移交时既成的工程成果，各采区、各煤层的左右零片大巷在开门处的海拔标高，都已超过规定的+50m高度，采掘规程根据运输及排水的需要，设计采面上巷按≮3‰坡度施工，所以巷道标高逐渐增加，甚至突破了+70 m。这样以来，不仅超过了采矿许可证规定的+50m开采上限，而且采掘活动还在水文地质确定的构造裂隙带之内。随着全部垮落法采煤的规模生产，采空冒落带、导水裂隙带及顶板弯曲带相继形成，与岩层的构造裂隙带、弱风化裂隙含水带交叉重叠，这样就使矿井涌水量严重增加。
五、矿井涌水量预测
新发煤矿一水平（－250m以上）分别有西一采区、西二采区、西三采区、西四采区和东一采区。目前正在生产和开拓准备的有西一采区、东一采区、西二采区和西三采区。通过对各采区今后的涌水量情况进行计算，依据计算公式为：
Q=1.366×K 公式①
式中：Q——涌水量，m3/h；K——渗透系数，m/D； H——采深，m；
M——含水层厚，m； R0——引用影响半径，m；R0=R+r0 R——影响半径，m； r0——引用半径，m； h——动水位标高，m；
以上各种参数取值依据鸡西矿业集团地质勘探队1984年7月提交的《城子河西扩区地质补充勘探报告》，经带入计算，全矿最大涌水量预计：西一采区、东一采区、西二采区与西三采区的和，即:1100+604+100+500=2304m3/h，依据涌水量历年观测记录计算，新发煤矿的正常涌水量为最大涌水量的0.6倍，即新发煤矿正常涌水量预计为1380m3/h。
六、矿井涌水量的综合治理
新发煤矿目前在－250水平设有一个中央集中排水泵房，安设5台PJ200B×6型水泵，排水量为420m3/h，扬程为501m，正常时2台工作，2台备用，1台检修，后期增加了1台排水量为720m3/h大泵。
在副井井筒铺设有Φ325×10排水管路三趟，各500米。在地面铺设有Φ400排水管路两趟，各800m；Φ600排水管路一趟，长800m；Φ500排水管路一趟，长300m。矿井水经排水管路排入穆棱河。2011年初对井底中央水仓进行了增容改造，新施工了一新水仓容积达到3400 m3，这样全矿水仓总容积达到13450 m3，有效容积为10760 m3。目前矿井正常涌水量为650m3/h，最大涌水量预计为1100m3/h。
1、水仓容量核算
根据《煤矿安全规程》第二百八十条：“矿井正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓的有效容量为矿井8小时的正常涌水量”即
V=8×Q=8×650=5200m3
式中：V—主要水仓的有效容积，m3
Q—矿井每小时正常涌水量，m3/h
矿井现水仓的有效容积为10760 m3，满足当前要求。
2、水泵排水能力核定
我矿现有PJ200B×6型水泵5台，每台排水量420 m3/h，其中两台工作、两台备用、一台检修，去年增加了1台排水量为720m3/h大泵。根据《煤矿安全规程》第二百八十条：
工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24小时的正常用水量，即
根据《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规程》规定，对上述探清的矿井周边老窑积水区分别对西一采区7#煤层、东一采区24#煤层进行了防水煤柱的留设，重新设计东一采区36A#煤层开采上限标高为－30 m。
以上通过确定矿井水源，导通渠道，定量分析矿井涌水量，从而制定行之有效的治理方法，从而对水文地质条件复杂型矿井水患做到了可防可控，保证了矿井的安全生产。
论文作者:张琼1, 韩学思2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/2
标签：矿井论文; 采区论文; 水量论文; 煤矿论文; 新发论文; 穆棱论文; 鸡西论文; 《防护工程》2018年第18期论文;