鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦水害危險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)研究
一、 武安礦區(qū)內(nèi)礦井主要水害類型
1.地表水。由于部分煤礦的煤層埋藏較淺，煤層開采后形成的頂板冒落帶和導(dǎo)水裂隙帶往往成了導(dǎo)通地表水的通道，尤其在地表水體、季節(jié)性河流的河床、河漫灘及沖溝附近，受地表水的威脅較大。
根據(jù)礦井開采過程中對(duì)地表破壞的程度和受地表水的影響程度，本評(píng)價(jià)將礦井受地表水的影響程度分為三類：
（1） 危險(xiǎn)性較小，指大氣降水可能通過導(dǎo)水裂隙帶與礦井發(fā)生水力聯(lián)系。
（2） 危險(xiǎn)性較大，指在地表水體、河床、河漫灘下開采并可能通過導(dǎo)水裂隙帶與礦井發(fā)生水力聯(lián)系。
（3） 危險(xiǎn)性大，指井口低于最高洪水位。
2.采空區(qū)積水。采空區(qū)積水雖然動(dòng)儲(chǔ)量不大，但其巨大的靜儲(chǔ)量和突水時(shí)的瞬時(shí)水量，透水時(shí)往往是災(zāi)難性的，其危害性還在于它這們是極不規(guī)律的。
本評(píng)價(jià)將采空區(qū)控制程度分為類三類：
（1） 已控制，指經(jīng)采掘工程控制。
（2） 基本控制，指采掘工程僅控制大體范圍。
（3） 未控制，指沒有采掘工程控制。
3.斷層水。斷層是薄弱的地質(zhì)體，它往往成為地下水進(jìn)入礦井的通道，尤其是落差較大的斷層直接使煤層與含水層對(duì)接。當(dāng)含水層的水量較大時(shí)，突水將對(duì)礦井造成巨大的損害。尤其是控制程度較低的斷層，由于其位置和落差不清將使我們采用的防治水技術(shù)失敗。
（1） 構(gòu)造復(fù)雜程度：
①簡單型，指礦井（含邊界）沒有落差較大的斷層。
②中等型，指僅在礦井邊界有落差較大的斷層。
③復(fù)雜型，指在礦井中部有落差較大的斷層。
（2）控制程度：
① 已控制，指經(jīng)礦井采掘工程已探明斷層的產(chǎn)狀。
② 基本控制，指雖然沒有經(jīng)采掘工程控制，但構(gòu)造發(fā)育程度基本沒有較大的出入。
③ 控制程度較差，指構(gòu)造是推測的。
4.含水層承壓水。
（1）煤層直接或間接頂?shù)装搴畬铀?。以于開采煤層附近的含水層，在采掘過程中將被疏干或保持一定的動(dòng)儲(chǔ)量，它是礦井正常涌水的主要成分。
（2）煤層間接底板強(qiáng)含水層水。由于煤層存在底板強(qiáng)含水層時(shí)，疏放開采是不可能的，只有進(jìn)行帶壓開采。
5.封閉不良鉆孔透水。
6.陷落柱突水。本區(qū)內(nèi)采掘過程中未發(fā)現(xiàn)有陷落柱。雖然鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦水害類型與國有大礦基本一致，但由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦一般范圍較少，開采深度較淺，生產(chǎn)能力較低，礦井涌水量和排水能力較少，勘探程度較低，技術(shù)力量較薄弱的因素，決定了它們受地表水和空區(qū)水威脅程度較國有重點(diǎn)煤礦更加明顯。此外，下組煤開采的危險(xiǎn)程度更大。
二、 武安礦區(qū)內(nèi)煤層富水帶的劃分及礦井涌水量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
1.礦區(qū)內(nèi)煤層富水帶的劃分。通過探測將礦區(qū)內(nèi)煤層的富水性分為三個(gè)帶：一是富水性較差帶，二是中等帶，三是較強(qiáng)帶。三個(gè)帶的采掘一般涌水量預(yù)計(jì)考慮了如下因素：一是煤層具強(qiáng)含水層奧灰的遠(yuǎn)近，二是該礦煤層所處的水文單元，三是各礦開采不同煤層時(shí)頂?shù)装寮懊簩油ǔ０l(fā)生的出水情況。本礦區(qū)以邯（鄲）武（安）路為界分為南單元和北單元，南單元為富水性較強(qiáng)單元，北單元為富水性較差單元。結(jié)合鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦通常發(fā)生的采掘涌水量，對(duì)不同煤層“三帶”的一般涌水量劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1。
表1 可采煤層“三帶”涌水量劃分標(biāo)準(zhǔn)表 單位: m3/h
水文單元
上、下組煤
較差帶
中等帶
較強(qiáng)帶
備注
南單元
上組煤（1#、2#、4#、6#）
0~20
21~40
41~60
東西以邯武公路為界分為水文南單元和北單元
下組煤（7#、8#、9#）
0~30
31~60
61~90
[1] [2] 下一頁
td="13436">北單元
上組煤（1#、2#、4#、6#）
0~15
16~30
31~50
下組煤（7#、8#、9#）
0~20
21~40
41~60
2.礦井涌水量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦的開采范圍和開采能力遠(yuǎn)小于國有大礦，其開采范圍僅相當(dāng)于國有礦山的一個(gè)采區(qū)甚至不足一個(gè)工作面，因此不能采用《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》中規(guī)定的煤礦水文地質(zhì)類型的標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到其年產(chǎn)量多為6萬噸、礦井排水多使用2寸泵和3寸泵，少數(shù)為4寸泵和6寸泵，故規(guī)定分類標(biāo)準(zhǔn)為：
Ⅰ類礦井為礦井涌水量無或微量
Ⅱ類礦井最大涌水量為<18m3/h
Ⅲ類礦井最大涌水量為18～<60m3/h
Ⅳ類礦井最大涌水量為60～<300m3/h
Ⅴ類礦井最大涌水量為>300m3/h
3.下組煤帶壓開采突水系數(shù)計(jì)算方法和標(biāo)準(zhǔn)。
（1）計(jì)算方法。使用《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》附錄5的計(jì)算公式：
TS=P/M-GP
式中：TS——突水系數(shù)（Mpa/cm2·m）;
P——隔水層承受的水壓（Mpa/cm2）;
M——底板隔水層厚度（m）；
GP——采礦對(duì)底板隔水層的擾動(dòng)破壞厚度（m），選用10m。
（2）分類標(biāo)準(zhǔn)。《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》中，規(guī)定峰峰礦區(qū)的突水系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值為0.066Mpa/cm2·m。由于下組煤開采受含水極豐富的奧灰系灰?guī)r水威脅，考慮到鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦的技術(shù)管理水平，控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)嚴(yán)格，將突水系數(shù)值適當(dāng)減小，以增加安全保障。
三、 鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦水害危險(xiǎn)程度分類
根據(jù)礦井水文地質(zhì)和煤層的富水性情況，以及礦井的實(shí)際防排水能力，將鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦水害危險(xiǎn)程度分為以下五類：
Ⅰ類礦井：在當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上或在含水層水位以上開采，沒有大的地質(zhì)構(gòu)造，礦井涌水量無或微量。此類礦井基本沒有水患威脅。
Ⅱ類礦井：井口標(biāo)高和開采的頂板導(dǎo)水裂隙帶位于該地區(qū)最高洪水位以上，地表水的危險(xiǎn)性較?。坏V井沒有空區(qū)積水或開采水平以上沒有空區(qū)積水，空區(qū)位置控制程度較高，沒有空區(qū)積水危險(xiǎn)；構(gòu)造發(fā)育程度簡單（即井田內(nèi)沒有落差較大的斷層）或中等（僅在邊界有斷層），斷層的位置和落差控制程度較高，即已控制，沒有斷層突水的危險(xiǎn)；含水層以靜儲(chǔ)量為主并基本被疏干，礦井的最大涌水量<18m3/h。該類礦井的水害危險(xiǎn)程度較小。
Ⅲ類礦井：雖然井口位于該地區(qū)最高洪水位以下，但是已采取了加高和防護(hù)措施；空區(qū)（含巷道）積水位置基本控制，空區(qū)水突水危險(xiǎn)較小，需要局部探放；構(gòu)造發(fā)育程度中等或復(fù)雜，斷層的位置和落差基本控制，斷層突水的危險(xiǎn)較?。缓畬拥膭?dòng)儲(chǔ)量較小，礦井的最大涌水量在18～<60m3/h。該類礦井屬于水害威脅中等的礦井。只要我們按規(guī)程進(jìn)行礦井防治水工作是可以保證礦井生產(chǎn)安全的。
Ⅳ類礦井：礦井位于地表水體、河床，河漫灘等下部開采，地表水的危險(xiǎn)性大，沒有采取可靠的防治水措施；空區(qū)積水（含巷道）位置不清，空區(qū)積水的危險(xiǎn)性較大，需要在采掘過程中進(jìn)行探放或防治；構(gòu)造復(fù)雜，落差較大的斷層基本控制，斷層突水的危險(xiǎn)性較大；有較強(qiáng)的富水帶，礦井的最大涌水量在60～<300m3/h；在奧灰系灰?guī)r水位以下開采下組煤，其突水系數(shù)小于0.02Mpa/cm2，但是仍然存在底板突水的危險(xiǎn)。該類礦井屬于水害危險(xiǎn)程度較大的礦井，必須有專門的防治水技術(shù)人員、防治水安全員和有資質(zhì)的設(shè)計(jì)部門作的防治水設(shè)計(jì)。
Ⅴ類礦井：地表水的危險(xiǎn)性較大，沒有采取正確的防治水措施；空區(qū)積水（含巷道）位置不清，空區(qū)突水的危險(xiǎn)性較大，需在采掘過程中進(jìn)行探入或防治；構(gòu)造復(fù)雜，有落差較大（指可能導(dǎo)通下盤含水層的斷層）的斷層或?qū)當(dāng)鄬樱瑪鄬油凰奈ｋU(xiǎn)性較大；有較高的富水帶，礦井的最大涌水量>3003/h；開采下組煤的突水系數(shù)>0.02Mpa/cm2·m～≤0.04Mpa/cm2·m。這類礦井屬于水害危險(xiǎn)程度極大的礦井，必須有專門的防治水技術(shù)人員、防治水安全員有資質(zhì)的設(shè)計(jì)部門作的防治水設(shè)計(jì)。
四、 評(píng)價(jià)對(duì)鄉(xiāng)外埠煤礦管理產(chǎn)生的作用
1.由于《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》、《水文地質(zhì)勘探規(guī)程》等是針對(duì)國有煤礦的實(shí)際情況制定的，對(duì)于鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦來說，有些標(biāo)準(zhǔn)不適用。因此，本研究根據(jù)武安市鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦的特點(diǎn)制定了水害危險(xiǎn)程度分類標(biāo)準(zhǔn)。突出了地表水潰入井下危險(xiǎn)性、空區(qū)積水的控制程度和危害性、下組煤開采突水系數(shù)及礦井防治水技術(shù)管理水平，考慮了斷層控制和復(fù)雜程度及突水危險(xiǎn)性，含水層的富水性與礦井排水能力的關(guān)系等因素。將礦井分為五類。這樣，便于對(duì)礦井進(jìn)行分類指導(dǎo)并監(jiān)督礦井落實(shí)安全技術(shù)措施，從而達(dá)到保證礦井安全的目的。
2.武安市范圍內(nèi)的117個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦，我們依據(jù)本研究成果，結(jié)合每個(gè)礦的特點(diǎn)制定了《武安市鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦水害治理意見》，由于該《意見》對(duì)各礦井分別提出了有針對(duì)性的治理措施，因此，煤礦企業(yè)易于接受，防治水措施得到較好的貫徹和實(shí)行。
通過兩年多的實(shí)踐，武安市范圍內(nèi)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦在防治水方面取得了較好的成績，未發(fā)生任何水害事故，為鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦的安全生產(chǎn)工作做出了貢獻(xiàn)。
《煤炭企業(yè)管理》 （秦福彬）
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