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摘要：矿井水害一直是山西煤矿安全生产面临的重大问题，最近的几次突水事故不仅给煤矿和国家造成了重大的经济损失，也给社会造成了不良的影响。山西地区部分煤矿浅部煤层已开采殆尽，随着开采深度的增加，水文地质条件越来越复杂，受水害威胁程度加大，防治水形势严峻，本文结合C矿具体的矿井地质、水文地质条件特征，研究和探讨了深部煤层开采矿井防治水的可行性。
关键词：深部煤层 ，奥灰水，防治水技术
【分类号】TD745
1区域水文地质条件
C煤矿位于宁武煤田西南边缘，地形西南高北东低，自西向东岚河纵贯本区。区域地下水的来源主要为大气降水，其次为地表水。本区外的西南有奥陶系石灰岩出露为奥灰含水层补给区，地表迳流岚河是本区地表水的排泄道，地下水由西南向北东在下静游一带泄出。井田内4、9号煤层底板均有大部分区域低于奥灰水标高，奥灰岩溶地下水严重威胁着深部煤层的开采。
2矿井水文地质条件
2.1地表水
井田内无大的地表河流，仅在北西角有一大沟谷～～马铺沟，为季节性流水，其它沟谷平时干涸，雨季有短暂的流水。
2.2地下水含水层
2.2.1奥陶系岩溶裂隙含水层
由石灰岩、泥灰岩及钙质泥岩等组成，石灰岩岩溶裂隙较发育，特别是在上覆地层较薄或出露地区。冶金五队在下静游（汾河边）勘查水源时（距本井田15km），抽水试验单位涌水量4.67～18.9L/s.m，PH值7.4～7.8，矿化度0.316～0.596g/L，属重碳酸～硫酸～钾、钠、钙型水。
2.2.2石炭系太原组碎屑岩夹灰岩岩溶裂隙含水层
按层位与含水性的不同，可分上、下两个含水层（组）。下部石灰岩岩溶裂隙含水层，为7、8、9号煤层的直接或间接顶板，厚约5.80m，每层石灰岩的顶、底常有泥灰岩，各层石灰岩间隔有粉砂岩与砂质泥岩。由于受分布地点与岩性的制约，含水层的裂隙与岩溶发育程度和相应的富水性变化较大。上部K3砂岩裂隙含水层，主要含水层，岩性与厚度变化很大，以粗砂岩为主，泥质或钙质胶结，分选较好，颗粒组成自上而下渐粗，底部常为砂砾岩或细砾岩，一般厚5.20m， 侯家岩旧井筒施工时，对该组含水层进行了抽水试验，单位涌水量0.359L/s.m。
2.2.3二叠系下统山西组裂隙含水层
地层厚度49.12m，主要含水层位为该组的砂岩，裂隙发育者含水丰富，侯家岩旧井筒施工时，对该组含水层进行了抽水试验，涌水量最大可达1.67L/s。
2.2.4二叠系下统上、下石盒子组碎屑岩裂隙含水层
下石盒子组为含水层，主要是本组底部的砂岩段，富水性差。上石盒子仅在风化带富水性较好，一般不含水。
2.2.5基岩风化壳含水层
不分地质时代，与地形有关。接近地表20～30m，强烈的风化作用，使其裂隙发育，易接受大气降水的补给，富水性较好，由于煤层的开采，已破坏了风化壳含水层原来的水文地质条件，局部地下水已大量或全部漏失井下。
2.2.6新近系上新统砾石含水层
在该层段抽水实验，单位涌水量1.54L/s.m，渗透系数4.6m/d，水质为重碳酸～钙、钾、钠型水。被冲沟切割出露的砾石层，常有泉水分布，为山区村庄的主要饮用水源，流量多小于0.1L/s，矿化度0.21～0.28g/L，属重碳酸～硫酸～钙镁型水。
2.2.7第四系冲积洪积层
近代冲积物，由砂、砾岩、砂土、黄土组成，构成河漫滩一、二级阶地。根据城河沿岸水文孔抽水数据，单位涌水量1.1～3.5L/s.m，矿化度0.43g/L，为重碳酸～硫酸～钙、镁型水。
本井田内石炭系为中等富水性、二叠系、古近系强富水，但对深部煤层开采影响不大。
3深部煤层开采矿井防治水技术研究
太原组、奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层，与二叠系砂岩裂隙含水层之间，在正常情况下无水力联系，因此本矿在开采过程中应对煤层底板奥灰水引起足够重视，防止底板突水事故的发生。
C矿在开采深部煤层时应着重从减少深部煤层底板破坏深度、降低奥灰水压力和加大煤层底板阻水能力三个方面考虑，采取综合有效的防治途径和方法。
3.1充填采煤法
充填法就是把废弃的矸石等不可燃物品充填入工作面采空区来中以替代被开采的煤层，并添加速凝剂使充填物形成高强度的整体混合物。这种方法不但充分利用了固体废料，减少了堆放肥料占用的土地资源；还解决了因采煤造成的土地塌陷、地下水流失、煤矸石占压土地、环境污染等问题，节约了矿区成本。经科学论证和实践表明，充填开采法不但可以减少深部煤层开采受底板突水威胁，还可以解决“三下”压煤和边角残煤等资源开采问题，提高煤炭资源开发利用水平。因此C矿在深部煤层采用充填开采具有可行性，可以作为矿井防治水专项措施之一。
3.2矿井疏水降压开采
根据“一定的隔水层厚度只能承受一定的水柱压力的防治水经验”。可在深部煤层工作面或周边合理的布设一定量的放水孔，利用疏降奥灰水的方法，使奥灰水压力降至安全压力下。该矿部分地区奥陶灰岩出露地表，形成导水通道。因此可以采取超深疏降和雨季强排的方法，即在雨季前将奥陶水疏降到一定深度，形成一个水容库，达到解放深部煤炭资源的目标。
3.3煤层底板含水层注浆加固
煤层底板含水层注浆加固是通过采前注浆手段，充填和胶结底板岩层中的裂隙，将煤层底板改造为真正意义的隔水层，以增大底板隔水层的强度、提高底板隔水层的阻水能力。注浆封堵工作面断层裂隙陷落柱等导水构造，增加工作面底板有效隔水层厚度，降低工作面突水系数。目前，底板注浆加固技术已在多个矿成功应用，取得了良好的经济效益和社会效益，C矿在开采受底板突水威胁较大的煤层时采用煤层底板注浆加固具有可行性。
参考文献
[1]武强，赵苏启，李竞生，等.《煤矿防治水规定》编制背景与要点[J]煤炭学报，2011（36）
[2]靳德武，刘英锋，刘再斌，程建远.煤矿重大突水灾害防治技术研究新进展[J].煤炭 科学技术，2013（01）
[3]王军.矿山防治水技术现状及发展趋势[J].采矿技术，2001（02）
作者简介
苏 兰（1977.02），男，汉，山西省临汾乡，中国矿业大学本科，职称：助理工程师；研究方向：煤矿防治水方面。
关键词：深部煤层 ，奥灰水，防治水技术
【分类号】TD745
1区域水文地质条件
C煤矿位于宁武煤田西南边缘，地形西南高北东低，自西向东岚河纵贯本区。区域地下水的来源主要为大气降水，其次为地表水。本区外的西南有奥陶系石灰岩出露为奥灰含水层补给区，地表迳流岚河是本区地表水的排泄道，地下水由西南向北东在下静游一带泄出。井田内4、9号煤层底板均有大部分区域低于奥灰水标高，奥灰岩溶地下水严重威胁着深部煤层的开采。
2矿井水文地质条件
2.1地表水
井田内无大的地表河流，仅在北西角有一大沟谷～～马铺沟，为季节性流水，其它沟谷平时干涸，雨季有短暂的流水。
2.2地下水含水层
2.2.1奥陶系岩溶裂隙含水层
由石灰岩、泥灰岩及钙质泥岩等组成，石灰岩岩溶裂隙较发育，特别是在上覆地层较薄或出露地区。冶金五队在下静游（汾河边）勘查水源时（距本井田15km），抽水试验单位涌水量4.67～18.9L/s.m，PH值7.4～7.8，矿化度0.316～0.596g/L，属重碳酸～硫酸～钾、钠、钙型水。
2.2.2石炭系太原组碎屑岩夹灰岩岩溶裂隙含水层
按层位与含水性的不同，可分上、下两个含水层（组）。下部石灰岩岩溶裂隙含水层，为7、8、9号煤层的直接或间接顶板，厚约5.80m，每层石灰岩的顶、底常有泥灰岩，各层石灰岩间隔有粉砂岩与砂质泥岩。由于受分布地点与岩性的制约，含水层的裂隙与岩溶发育程度和相应的富水性变化较大。上部K3砂岩裂隙含水层，主要含水层，岩性与厚度变化很大，以粗砂岩为主，泥质或钙质胶结，分选较好，颗粒组成自上而下渐粗，底部常为砂砾岩或细砾岩，一般厚5.20m， 侯家岩旧井筒施工时，对该组含水层进行了抽水试验，单位涌水量0.359L/s.m。
2.2.3二叠系下统山西组裂隙含水层
地层厚度49.12m，主要含水层位为该组的砂岩，裂隙发育者含水丰富，侯家岩旧井筒施工时，对该组含水层进行了抽水试验，涌水量最大可达1.67L/s。
2.2.4二叠系下统上、下石盒子组碎屑岩裂隙含水层
下石盒子组为含水层，主要是本组底部的砂岩段，富水性差。上石盒子仅在风化带富水性较好，一般不含水。
2.2.5基岩风化壳含水层
不分地质时代，与地形有关。接近地表20～30m，强烈的风化作用，使其裂隙发育，易接受大气降水的补给，富水性较好，由于煤层的开采，已破坏了风化壳含水层原来的水文地质条件，局部地下水已大量或全部漏失井下。
2.2.6新近系上新统砾石含水层
在该层段抽水实验，单位涌水量1.54L/s.m，渗透系数4.6m/d，水质为重碳酸～钙、钾、钠型水。被冲沟切割出露的砾石层，常有泉水分布，为山区村庄的主要饮用水源，流量多小于0.1L/s，矿化度0.21～0.28g/L，属重碳酸～硫酸～钙镁型水。
2.2.7第四系冲积洪积层
近代冲积物，由砂、砾岩、砂土、黄土组成，构成河漫滩一、二级阶地。根据城河沿岸水文孔抽水数据，单位涌水量1.1～3.5L/s.m，矿化度0.43g/L，为重碳酸～硫酸～钙、镁型水。
本井田内石炭系为中等富水性、二叠系、古近系强富水，但对深部煤层开采影响不大。
3深部煤层开采矿井防治水技术研究
太原组、奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层，与二叠系砂岩裂隙含水层之间，在正常情况下无水力联系，因此本矿在开采过程中应对煤层底板奥灰水引起足够重视，防止底板突水事故的发生。
C矿在开采深部煤层时应着重从减少深部煤层底板破坏深度、降低奥灰水压力和加大煤层底板阻水能力三个方面考虑，采取综合有效的防治途径和方法。
3.1充填采煤法
充填法就是把废弃的矸石等不可燃物品充填入工作面采空区来中以替代被开采的煤层，并添加速凝剂使充填物形成高强度的整体混合物。这种方法不但充分利用了固体废料，减少了堆放肥料占用的土地资源；还解决了因采煤造成的土地塌陷、地下水流失、煤矸石占压土地、环境污染等问题，节约了矿区成本。经科学论证和实践表明，充填开采法不但可以减少深部煤层开采受底板突水威胁，还可以解决“三下”压煤和边角残煤等资源开采问题，提高煤炭资源开发利用水平。因此C矿在深部煤层采用充填开采具有可行性，可以作为矿井防治水专项措施之一。
3.2矿井疏水降压开采
根据“一定的隔水层厚度只能承受一定的水柱压力的防治水经验”。可在深部煤层工作面或周边合理的布设一定量的放水孔，利用疏降奥灰水的方法，使奥灰水压力降至安全压力下。该矿部分地区奥陶灰岩出露地表，形成导水通道。因此可以采取超深疏降和雨季强排的方法，即在雨季前将奥陶水疏降到一定深度，形成一个水容库，达到解放深部煤炭资源的目标。
3.3煤层底板含水层注浆加固
煤层底板含水层注浆加固是通过采前注浆手段，充填和胶结底板岩层中的裂隙，将煤层底板改造为真正意义的隔水层，以增大底板隔水层的强度、提高底板隔水层的阻水能力。注浆封堵工作面断层裂隙陷落柱等导水构造，增加工作面底板有效隔水层厚度，降低工作面突水系数。目前，底板注浆加固技术已在多个矿成功应用，取得了良好的经济效益和社会效益，C矿在开采受底板突水威胁较大的煤层时采用煤层底板注浆加固具有可行性。
参考文献
[1]武强，赵苏启，李竞生，等.《煤矿防治水规定》编制背景与要点[J]煤炭学报，2011（36）
[2]靳德武，刘英锋，刘再斌，程建远.煤矿重大突水灾害防治技术研究新进展[J].煤炭 科学技术，2013（01）
[3]王军.矿山防治水技术现状及发展趋势[J].采矿技术，2001（02）
作者简介
苏 兰（1977.02），男，汉，山西省临汾乡，中国矿业大学本科，职称：助理工程师；研究方向：煤矿防治水方面。