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摘要：该文以霍临矿井为例，阐述了水文地质条件复杂矿井，如何采取科学、合理的措施，有效地防治矿井水患，保证矿井的安全建设和安全生产。
关键词：矿井 防治水 措施
中图分类号： TD52 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（b）-00-02
霍临煤矿系深部带压开采、水文地质条件复杂的矿井，在矿井建设和生产实践中，通过对井田地质构造、水文地质、矿井水害、带压采掘活动进行综合分析，针对不同水害，科学、合理地制定并实施了防治水措施，保证了矿井的安全建设和安全生产，为同类条件下矿井防治水提供了宝贵经验。
1 矿井概况
霍临井田的北部以天南正断层为界，东北部、南部、东部、西部与相邻矿井为界，面积60 km2。霍临井田储量丰富，煤层赋存稳定，倾角平缓，开采条件优越，矿井设计生产能力为6.00 mt/a，矿井服务年限60年。其中主采煤层为3#煤层，为特低硫、低磷、高发热量、中灰、不粘结的贫煤，埋深平均为500 m左右。
2 区域地形地貌和地质构造
井田内南部为丘陵地貌，发育有2、30 m的冲沟，大部分为黄土覆盖。中北部地势较为平坦，但也有少量冲沟，南部为丘陵地带，西部属盆地，由黄土丘陵和低山组成。
本区大地构造位置处在我国华北地区东部新华夏构造体系第三隆起带。霍临井田北部东西走向的边界断层为逆断层，是本区块的一级构造；在井田内分别发育着南北走向的11条断层，是井田内的次级构造，多为逆断层。三维地震精查中井田内目前共发现陷落柱21个，直径大于和等于15 m的陷落柱有6个。
3 区域水文地质条件分析
3.1 地表水及水害分析
区内主要河流是章清河，属海河水系，年迳流量8.35×102 m3。章清河、大气降水、沟渠、坑塘等水源可通过井口、采动冒落带、岩溶地面塌陷或熔洞、断层带及煤层顶底板封闭不良的旧钻孔充水和导水进入矿井。
3.2 矿井主要含水层及水害分析
（1）奥灰峰峰组含水层k1、水位678 m，水质为硫酸钾钠型，本井田分布不均、发育情况视构造而定。全井田为带压开采，从计算分析知道，含水层距3#煤较远（奥灰约130 m、太灰约90 m），在完整地层的条件下，含水层水不可能鼓破底板而发生突水，但不排除其通过构造体、陷落柱或封闭不良钻孔等垂向导水通道涌入矿坑而造成水害。（2）上石炭统太原组含水层。（3）二叠系下统山西组 k6—k7、k8砂岩含水层，以中、细粒砂岩为主，距煤层为60 m，其富水性较弱，水量有限，其中k7、k8为3煤直接充水含水层，3#煤回采过程中可以对其采取疏降，对安全生产不会造成威胁。（4）二叠系下统上、下石盒子组含水层k9—k10，岩性为中、细砂岩含水层，厚4～10.43/7.22 m，富水性弱，水质为碳酸钾钠型，在导水裂隙发育在范围内，开采时可能成为3煤的充水含层。（5）基岩风化带、第四系含水层，由于上部隔水层的存在，使基岩风化带含水层（Ⅳ）、第四系孔隙含水层组（X）与二叠系下统上下石盒子组含水层组（Ⅷ）无补给关系，一般情况下对3#煤回采不会造成影响。
3.3 矿井的涌水量
采用地下水动学法计算3#煤的直接充水含水层和间接含水层的涌水量，矿井的正常涌水量为460 m3/h，最大涌水量为600 m3/h，矿井设计的排水量按该数设计，但没有考虑到奥灰突水的情况。
4 矿井水害防治与处理
4.1 水害防治管理措施
（1）建立了防治水管理体系，健全了相应的机构、制度，充实了专业技术人员。（2）做好了矿井水文地质工作，编制了中长期防治水规划和年度防治水计划并严格组织实施。（3）做好了采区工作面的水文地质勘探工作，查明了霍临矿井涌水水源为奥陶系灰岩水、3号煤层顶板砂岩水、采空区积水、钻孔水、地表水，经调查和勘察井田内没有老窑和老窑积水；矿井充水通道为构造断裂带、冒落裂隙带、含水层露头区、3号煤层底板岩层采动破坏带、封闭不良的钻孔、导水陷落柱和地表塌陷。（4）对出水地点和地段进行水溫、水量、水质监测，特别是强降雨后要求对井下涌水进行观测，加强地质、水文地质观测及资料收集、编录工作，并进行全面分析研究，及时提供地质及水文地质预报，做到超前预测，防患于未然。（5）每年雨季前对防治水工作进行全面检查，每月进行一次防治水隐患排查。定期对矿井排系统进行检修，每年要组织一次联合试运转测试，检查各排水设备的效率和运转情况，保证矿井排水系统、排水能力、主排水设备运转符合安全规程要求。（6）建立了水灾事故应急救援预案，按规定进行演练。要求井下所有生产人员一旦发现水害征兆要及时向矿调度室汇报，矿调度室接到汇报后要迅速按《霍临煤矿灾害预防与处理计划》中的要求启动《霍临煤矿水灾救灾应急预案》，根据预案要求通知相关机构进行水灾救援。要求井下作业人员熟悉自己的避灾路线，一旦发生突水事故，要有组织地沿安全的避灾路线进行撤离。（7）为预防和有效指导霍临矿建设和生产期间的防治水工作，减少突水引起的重大灾难事故，针对不同的水害采取了不同方式的防治技术措施。
4.2 地表水防治技术措施
地面防治水是矿井防治水中的第一道防线，主要是“雨季三防”，采取的主要措施有：（1）井口和工业场地内建筑物的高程高于历年最高洪水位。（2）在冲沟间修建防洪坝，坝内开挖沉淀池，对汇流而下的洪水进行拦截并沉淀。（3）对陶新河河床进行清淤，修筑防洪堤坝。（4）雨季到来前，组织相关部门对水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，全面检修一次，联合排水试验一次，并对水仓、沉淀池和水沟进行清理，场地内排水沟进行清理，疏通排水渠道。（5）每年雨季成立防水办公室，作好防水工程计划的落实、注意七项预报信息、加强值班。（6）大的降雨后对地面各项工业、民用建筑进行检查；负责进行地面塌陷区调查，对可能向井下渗水的塌陷区要进行填平夯实或围堤设水泵排水。（7）每次降雨时和降雨后，派专人检查井田范围内及附近地表有无裂缝和采空陷落等现象，对地面一些低洼不平处进行填平或挖设排水沟，保证地面积水能及时排出。 4.3 井下水害防治技术措施
4.3.1 奥灰水防治
（1）奥灰水防治的重点放在构造的探测上，采区设计前要进行三维地震勘探，查明5 m以上的断层和直径大于20 m的陷落柱；工作面回采前要进行无线电波透视工作，查明3 m以上的断层和直径大于10 m的陷落柱，同时对查明的地质构造要用钻探或物探方法进行含水性评价，确认无突水危险后方可进行生产，尽量避免采掘工程直接揭露导水构造而引发恶性突水事故的发生。（2）对于含水构造（大型断层、陷落柱）或无法确定是否导水的构造，要留设防隔水煤柱，防隔水煤柱不得小于20 m。（3）对于采区应留设采区间的防隔水煤柱，防隔水煤柱不得小于40 m，防止一个采区发生突水事故而波及到另一个采区。（4）采区排水系统、矿井主排水系统必须定期检修、维护，始终处于完好状态，以应付突水事故发生，保障安全；同时应根据矿井涌水量的变化情况调节排水系统。
4.3.2 号煤层顶板砂岩水防治
工作面回采前，地测科根据工作面的水文地质情况进行综合分析，预测工作面正常涌水量及最大涌水量，生产队组需根据预测的最大涌水量配置排水设施，保证顶板来水能及时排出；另外对易积水地段，如向斜轴部、下山掘进巷道，要提前组织探放水工作，以降低采掘过程中的来水量。
4.3.3 采空区积水防治
（1）地测科对已形成的采空区以及废弃的巷道进行严格排查，将可能形成的积水区域标于充水性图上，同时还应标注积水量及积水水位标高，在实际施工中根據不同的积水情况采取相应的措施进行治理。（2）下分层巷道掘进时，当掘至距上分层采空区积水区边界30 m时，即安排打钻探放水，采取边探边掘的措施，以保证巷道施工的顺利进行。（3）当其他采掘工程需穿越废弃的空巷和采空区时，均要先进行探放水后方可穿越空巷和采空区。
4.3.4 钻孔水防治
摸清楚全井田范围内的钻孔分布情况，对封闭不良的钻孔建立专门的台帐。当采掘工程接近钻孔时，地测科下通知单，相关队组密切关注有无突水征兆；当采掘工程接近封闭不量钻孔时，地测科安排探放水，确认无突水危险后方可继续施工。
4.3.5 构造导水防治
对矿井奥灰承压区进行三维地震勘探，查明隐伏的陷落柱和断层，对三维地震勘探已查明的断层、陷落柱用地面瞬变电磁法查明其含水性。并制定巷道过断层、陷落柱的专项安全技术防水措施；对落差大于30 m有可能沟通深部水的断层或导水陷落柱，必须按规程留设防水煤柱，严禁采掘巷道进入防水煤柱。
4.3.6 立井井筒施工防治水技术
霍临煤矿主、副、风井均为立井，采用冻结法通过表土段和风化基岩带含水层；井筒设计双层混凝土井壁结构，壁间设计有防水薄膜，套完内壁后采取壁间注浆；通过二叠系下统山西组k6—k7、k8砂岩含水层时，涌水量较大，采用工作面预注浆；井筒施工完毕后进行了壁后注浆，封堵集中出水点，使井筒漏水量降到1 m3/h以下。
4.3.7 采掘过程防治水技术
霍临矿为带压开采，巷道掘进也为带压作业，坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的防治水原则，采掘工作面遇到出水征照必须采取各种措施探水。将电法、瞬变电磁技术应用于超前物探，作为日常防治水的重要内容，在水文地质异常地段，如断裂富水带，实施超前钻探。E1301首采工作面顶板二叠系下统山西组k7、k8砂岩含水层，进行了探放水施工，有效降低了开采过程中的顶板涌水量，为煤层开采创造了安全条件。
5 加强霍临矿井防治水工作的主要对策
全面分析霍临矿井防治水工作现状，为有效防治水害，提出如下对策。
（1）对于采掘过程中异常出水情况，决不能疏忽大意，要分析出水源及出水通道；当无法分辨出突水水源时，取水样送水质化验单位进行化验，采取相应的防治水措施。（2）建立奥灰水观测系统，在线监测奥灰水水位、水压，对防突水起到预警作用。（3）坚持生产和科研相结合，与科研院所合作深入开展带压开采的课题研究，制定出更为安全、合理的带压开采方案，以确保矿井安全生产的正常进行。（4）积极探索本矿井的水害预防、治理、救援技术及防治理论。（5）全面规划、统筹考虑防治水和矿井的采掘安排及长远发展，实行规范化、科学化管理。
矿井水灾作为煤矿开采的五大灾害之一，给煤矿的安全生产带来了极大的危害，消除矿井水害，实现安全生产，是煤矿安全管理人员面临的艰巨任务。安全管理人员要掌握矿井防治水理论知识，认真贯彻、执行《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》，理论结合实践，切实创新、提高矿井水害防治技术，有效防治矿井水患。
参考文献
[1] 煤矿安全规程.
[2] 煤矿防治水规定.
[3] 霍临矿井精查地质报告.
[4] 霍临矿井水文地质类型划分报告.
关键词：矿井 防治水 措施
中图分类号： TD52 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（b）-00-02
霍临煤矿系深部带压开采、水文地质条件复杂的矿井，在矿井建设和生产实践中，通过对井田地质构造、水文地质、矿井水害、带压采掘活动进行综合分析，针对不同水害，科学、合理地制定并实施了防治水措施，保证了矿井的安全建设和安全生产，为同类条件下矿井防治水提供了宝贵经验。
1 矿井概况
霍临井田的北部以天南正断层为界，东北部、南部、东部、西部与相邻矿井为界，面积60 km2。霍临井田储量丰富，煤层赋存稳定，倾角平缓，开采条件优越，矿井设计生产能力为6.00 mt/a，矿井服务年限60年。其中主采煤层为3#煤层，为特低硫、低磷、高发热量、中灰、不粘结的贫煤，埋深平均为500 m左右。
2 区域地形地貌和地质构造
井田内南部为丘陵地貌，发育有2、30 m的冲沟，大部分为黄土覆盖。中北部地势较为平坦，但也有少量冲沟，南部为丘陵地带，西部属盆地，由黄土丘陵和低山组成。
本区大地构造位置处在我国华北地区东部新华夏构造体系第三隆起带。霍临井田北部东西走向的边界断层为逆断层，是本区块的一级构造；在井田内分别发育着南北走向的11条断层，是井田内的次级构造，多为逆断层。三维地震精查中井田内目前共发现陷落柱21个，直径大于和等于15 m的陷落柱有6个。
3 区域水文地质条件分析
3.1 地表水及水害分析
区内主要河流是章清河，属海河水系，年迳流量8.35×102 m3。章清河、大气降水、沟渠、坑塘等水源可通过井口、采动冒落带、岩溶地面塌陷或熔洞、断层带及煤层顶底板封闭不良的旧钻孔充水和导水进入矿井。
3.2 矿井主要含水层及水害分析
（1）奥灰峰峰组含水层k1、水位678 m，水质为硫酸钾钠型，本井田分布不均、发育情况视构造而定。全井田为带压开采，从计算分析知道，含水层距3#煤较远（奥灰约130 m、太灰约90 m），在完整地层的条件下，含水层水不可能鼓破底板而发生突水，但不排除其通过构造体、陷落柱或封闭不良钻孔等垂向导水通道涌入矿坑而造成水害。（2）上石炭统太原组含水层。（3）二叠系下统山西组 k6—k7、k8砂岩含水层，以中、细粒砂岩为主，距煤层为60 m，其富水性较弱，水量有限，其中k7、k8为3煤直接充水含水层，3#煤回采过程中可以对其采取疏降，对安全生产不会造成威胁。（4）二叠系下统上、下石盒子组含水层k9—k10，岩性为中、细砂岩含水层，厚4～10.43/7.22 m，富水性弱，水质为碳酸钾钠型，在导水裂隙发育在范围内，开采时可能成为3煤的充水含层。（5）基岩风化带、第四系含水层，由于上部隔水层的存在，使基岩风化带含水层（Ⅳ）、第四系孔隙含水层组（X）与二叠系下统上下石盒子组含水层组（Ⅷ）无补给关系，一般情况下对3#煤回采不会造成影响。
3.3 矿井的涌水量
采用地下水动学法计算3#煤的直接充水含水层和间接含水层的涌水量，矿井的正常涌水量为460 m3/h，最大涌水量为600 m3/h，矿井设计的排水量按该数设计，但没有考虑到奥灰突水的情况。
4 矿井水害防治与处理
4.1 水害防治管理措施
（1）建立了防治水管理体系，健全了相应的机构、制度，充实了专业技术人员。（2）做好了矿井水文地质工作，编制了中长期防治水规划和年度防治水计划并严格组织实施。（3）做好了采区工作面的水文地质勘探工作，查明了霍临矿井涌水水源为奥陶系灰岩水、3号煤层顶板砂岩水、采空区积水、钻孔水、地表水，经调查和勘察井田内没有老窑和老窑积水；矿井充水通道为构造断裂带、冒落裂隙带、含水层露头区、3号煤层底板岩层采动破坏带、封闭不良的钻孔、导水陷落柱和地表塌陷。（4）对出水地点和地段进行水溫、水量、水质监测，特别是强降雨后要求对井下涌水进行观测，加强地质、水文地质观测及资料收集、编录工作，并进行全面分析研究，及时提供地质及水文地质预报，做到超前预测，防患于未然。（5）每年雨季前对防治水工作进行全面检查，每月进行一次防治水隐患排查。定期对矿井排系统进行检修，每年要组织一次联合试运转测试，检查各排水设备的效率和运转情况，保证矿井排水系统、排水能力、主排水设备运转符合安全规程要求。（6）建立了水灾事故应急救援预案，按规定进行演练。要求井下所有生产人员一旦发现水害征兆要及时向矿调度室汇报，矿调度室接到汇报后要迅速按《霍临煤矿灾害预防与处理计划》中的要求启动《霍临煤矿水灾救灾应急预案》，根据预案要求通知相关机构进行水灾救援。要求井下作业人员熟悉自己的避灾路线，一旦发生突水事故，要有组织地沿安全的避灾路线进行撤离。（7）为预防和有效指导霍临矿建设和生产期间的防治水工作，减少突水引起的重大灾难事故，针对不同的水害采取了不同方式的防治技术措施。
4.2 地表水防治技术措施
地面防治水是矿井防治水中的第一道防线，主要是“雨季三防”，采取的主要措施有：（1）井口和工业场地内建筑物的高程高于历年最高洪水位。（2）在冲沟间修建防洪坝，坝内开挖沉淀池，对汇流而下的洪水进行拦截并沉淀。（3）对陶新河河床进行清淤，修筑防洪堤坝。（4）雨季到来前，组织相关部门对水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，全面检修一次，联合排水试验一次，并对水仓、沉淀池和水沟进行清理，场地内排水沟进行清理，疏通排水渠道。（5）每年雨季成立防水办公室，作好防水工程计划的落实、注意七项预报信息、加强值班。（6）大的降雨后对地面各项工业、民用建筑进行检查；负责进行地面塌陷区调查，对可能向井下渗水的塌陷区要进行填平夯实或围堤设水泵排水。（7）每次降雨时和降雨后，派专人检查井田范围内及附近地表有无裂缝和采空陷落等现象，对地面一些低洼不平处进行填平或挖设排水沟，保证地面积水能及时排出。 4.3 井下水害防治技术措施
4.3.1 奥灰水防治
（1）奥灰水防治的重点放在构造的探测上，采区设计前要进行三维地震勘探，查明5 m以上的断层和直径大于20 m的陷落柱；工作面回采前要进行无线电波透视工作，查明3 m以上的断层和直径大于10 m的陷落柱，同时对查明的地质构造要用钻探或物探方法进行含水性评价，确认无突水危险后方可进行生产，尽量避免采掘工程直接揭露导水构造而引发恶性突水事故的发生。（2）对于含水构造（大型断层、陷落柱）或无法确定是否导水的构造，要留设防隔水煤柱，防隔水煤柱不得小于20 m。（3）对于采区应留设采区间的防隔水煤柱，防隔水煤柱不得小于40 m，防止一个采区发生突水事故而波及到另一个采区。（4）采区排水系统、矿井主排水系统必须定期检修、维护，始终处于完好状态，以应付突水事故发生，保障安全；同时应根据矿井涌水量的变化情况调节排水系统。
4.3.2 号煤层顶板砂岩水防治
工作面回采前，地测科根据工作面的水文地质情况进行综合分析，预测工作面正常涌水量及最大涌水量，生产队组需根据预测的最大涌水量配置排水设施，保证顶板来水能及时排出；另外对易积水地段，如向斜轴部、下山掘进巷道，要提前组织探放水工作，以降低采掘过程中的来水量。
4.3.3 采空区积水防治
（1）地测科对已形成的采空区以及废弃的巷道进行严格排查，将可能形成的积水区域标于充水性图上，同时还应标注积水量及积水水位标高，在实际施工中根據不同的积水情况采取相应的措施进行治理。（2）下分层巷道掘进时，当掘至距上分层采空区积水区边界30 m时，即安排打钻探放水，采取边探边掘的措施，以保证巷道施工的顺利进行。（3）当其他采掘工程需穿越废弃的空巷和采空区时，均要先进行探放水后方可穿越空巷和采空区。
4.3.4 钻孔水防治
摸清楚全井田范围内的钻孔分布情况，对封闭不良的钻孔建立专门的台帐。当采掘工程接近钻孔时，地测科下通知单，相关队组密切关注有无突水征兆；当采掘工程接近封闭不量钻孔时，地测科安排探放水，确认无突水危险后方可继续施工。
4.3.5 构造导水防治
对矿井奥灰承压区进行三维地震勘探，查明隐伏的陷落柱和断层，对三维地震勘探已查明的断层、陷落柱用地面瞬变电磁法查明其含水性。并制定巷道过断层、陷落柱的专项安全技术防水措施；对落差大于30 m有可能沟通深部水的断层或导水陷落柱，必须按规程留设防水煤柱，严禁采掘巷道进入防水煤柱。
4.3.6 立井井筒施工防治水技术
霍临煤矿主、副、风井均为立井，采用冻结法通过表土段和风化基岩带含水层；井筒设计双层混凝土井壁结构，壁间设计有防水薄膜，套完内壁后采取壁间注浆；通过二叠系下统山西组k6—k7、k8砂岩含水层时，涌水量较大，采用工作面预注浆；井筒施工完毕后进行了壁后注浆，封堵集中出水点，使井筒漏水量降到1 m3/h以下。
4.3.7 采掘过程防治水技术
霍临矿为带压开采，巷道掘进也为带压作业，坚持“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的防治水原则，采掘工作面遇到出水征照必须采取各种措施探水。将电法、瞬变电磁技术应用于超前物探，作为日常防治水的重要内容，在水文地质异常地段，如断裂富水带，实施超前钻探。E1301首采工作面顶板二叠系下统山西组k7、k8砂岩含水层，进行了探放水施工，有效降低了开采过程中的顶板涌水量，为煤层开采创造了安全条件。
5 加强霍临矿井防治水工作的主要对策
全面分析霍临矿井防治水工作现状，为有效防治水害，提出如下对策。
（1）对于采掘过程中异常出水情况，决不能疏忽大意，要分析出水源及出水通道；当无法分辨出突水水源时，取水样送水质化验单位进行化验，采取相应的防治水措施。（2）建立奥灰水观测系统，在线监测奥灰水水位、水压，对防突水起到预警作用。（3）坚持生产和科研相结合，与科研院所合作深入开展带压开采的课题研究，制定出更为安全、合理的带压开采方案，以确保矿井安全生产的正常进行。（4）积极探索本矿井的水害预防、治理、救援技术及防治理论。（5）全面规划、统筹考虑防治水和矿井的采掘安排及长远发展，实行规范化、科学化管理。
矿井水灾作为煤矿开采的五大灾害之一，给煤矿的安全生产带来了极大的危害，消除矿井水害，实现安全生产，是煤矿安全管理人员面临的艰巨任务。安全管理人员要掌握矿井防治水理论知识，认真贯彻、执行《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》，理论结合实践，切实创新、提高矿井水害防治技术，有效防治矿井水患。
参考文献
[1] 煤矿安全规程.
[2] 煤矿防治水规定.
[3] 霍临矿井精查地质报告.
[4] 霍临矿井水文地质类型划分报告.