采矿工程论文水文治理

一、水害威胁状况

九里山矿自1982年至今发生1m3/min以上突水22次，最大一次突水，平均每次突水强度为，使矿井总涌水量达100m3/min，每年排水费用达1600万元以上，不仅严重影响采掘工程正常进行，造成矿井迟迟不能达产，而且对矿井安全构成极大的危险。

该矿现有三个生产采区，唯独一二采区水害威胁极为严重。该采区自投产至今回采3个工作面，个个都发生突水，而且突水越来越大，最大达，西部总水量达90m3/min。特别是12031工作面回采4次突水，总水量已达50m3/min，突水后并未引起其他突水点明显下降，而且突水点附近L8水位仍保持在+27m左右。这充分说明水害威胁是十分严重的，已经到了水害不治理，就无法生产的局面。

二、水害治理方案

1.检验救灾工程

12031工作面在1993年3月30日第四次突水后，矿井总涌水量达100m3/min，矿井安全受到极大威胁，为保住矿井东翼生产，解除对矿井安全的威胁，必须对12031突水点进行注浆堵水，减少涌水量。同时积极做好西翼防水设施关闭的准备工作，一旦矿井安全受到威胁时立即关闭西翼防水闸门（墙）。

12031工作面共发生4次突水，共8个突水点均为工作面底板裂隙出水，因此注浆堵水具有裂隙发育不均，命中率低，动水注桨，消耗量大及出水量大，相互转移注浆难度较大，分二期完成注浆堵水工作。第一期工程先封堵新突水点，第二期工程为防止新突水点封堵后水量转移，对前3次突水进行封堵。

第一期工程3个突水点，设计注浆钻孔10个，总进尺2540m，概算375万元，预计3～4个月完成，堵水效果达到85%以上。

第二期工程设计注浆钻孔17个，总进尺4250m，概算万元，预计6～8个月完成上述两项工程完成后，特别是第一期工程完成后可大大解除矿井安全隐患，确保矿井安全生产。

2.西冀恢复生产水害治理工程

根据矿井西冀补给水源既有浅部露头各含水层相互补给，又有深部垂直导水条件，拟采用浅部截流，深部充填办法。

（1）浅部治理工程：浅部来水从上述的水文地质条件，连通试验等资料中已经得到证实，冲积层水位在12～15 勘探线间L8露头附近，沿峪头带出现一个明显的降落漏斗（图4-14），冲积层水位高于L8水位10～20m。1984年7月矿井涌水量时，冲积层降落斗水位差8m；1990年4月矿井涌水量时，水位差14m；1993年4月矿井涌水量100m3/min时，水位差20m。

L8水位在露头附近出现明显的“谷形”，最大水位差10m，且与冲积层降落漏斗基本重叠，说明二者水力联系密切（图4-15）。

在L8露头附近，L2、奥灰和冲积层水是混为一体的，主要是通过第四系底砾岩和基岩风化带补给L8。奥灰水位在一二采区L8露头附近出现低水位（），东部一三采区20-2孔（O2）水位+，西部演马庄矿9～14孔1～，在以15～11孔为中心6000m范围内，奥灰出现一个明显的降落漏斗（图4-16），说明奥灰水在浅部补给明显。

图4-14 浅部冲积层等水位线（单位：m）

图4-15 九里山矿八灰等水位线图（单位：m）

图4-16 奥灰等水位线图（单位：m）

浅部混合水体（Q、O2、L2）补给量根据突水资料，连通试验等采用多种方法计算，其补给量～。

浅部治水方案可采用地面钻孔L8充填和井下L8巷道堵截两个方案。

地面钻孔充填截流方案在原工程基础上加密和扩大范围布置L8层钻孔，利用钻孔注浆形成一个挡水墙，达到减少水量的目的。设计钻孔55个总进尺6600m，总概算万元。

井下L8巷道堵截方案，把巷道掘进在L8中间，对喀斯特裂隙进行充填达到截水目的。巷道设计标高-30m，山上十二总回风巷向北以+7‰的坡度向前掘进，揭露L8前施工好防水闸门。预计掘进100m进入L8后向东西两侧沿L8走向掘进。掘进中采取超前预注浆和壁后注浆相结合的方法封堵L8喀斯特裂隙达到减少矿井涌水量的目的。设计巷道1760m，总概算为352万元，工期3年完成。

上述浅部堵水两方案优缺点对比如下：

①地面钻孔充填方案施工简单不影响煤矿生产，但工期长，见效慢，可靠性差；②井下L8巷道堵截方案投资少，工期有把握，见效快，可靠性大；③井下L8巷道堵截方案，“看得见摸得着”可以充分搞清水文地质条件，为进一步治理矿井水害奠定了基础。④若截水效果不好，在标高-30m水平上排水，每分钟1m3水年节约排水电费10万元。

上述两方案对比后，认为采用井下巷道堵截水方案较好。

（2）回采工作面底板L8充填改造工程：二1煤距底板L8含水层20m左右，在一二采区范围，底板隔水层以粉砂岩夹炭质层较破碎以及下部有砂岩有利于L8发生导水，L8厚6～8m，喀斯特裂隙发育，水压高（），富水性强，回采后因水压和矿压综合作用突水不可避免，为减少突水次数和强度，应对L8含水层进行注浆充填改造。目的在于将含水层改造成隔水层，或由强含水层变为弱含水层，达到安全采煤的目的。

计划先进行12041和12081两个工作面的充填试验工作，取得经验后推广。

（3）一四采区水文地质勘查：一四采区位于一二采区西，与演马庄矿一九采区相邻，北至煤层露头，南到-225m大巷。东西走向长1000m，南北倾斜宽1000m，面积1km2，保有可采储量万吨。

一四、一二采区与演马庄矿一九采区同属一个水文地质单元。演马庄矿一九采区已回采两个工作面，未发生突水事故，预计一四采区水文地质条件比一二采区较简单，为搞清水文条件，应进行勘查工作。

勘查项目：①物探查明F1断层延伸位置；②井下放水试验，查明L8富水性及水力联系。布置三组放水孔共计9个孔；③浅部冲积层抽水试验，查明与O2、L2、L8水力联系，并预计涌水量。

（4）一二皮带突水点水源勘查与治理：一二皮带底板岩巷于1982年8月13日突水35m3/min后，长期稳定在30～35m3/min，该突水点突水后，一二采区相继发生10m3/min以上突水5次，一二采区总涌水量达85m3/min以上，L8流场仍未明显改变，以一二皮带突水点为中心，东西两侧L8水位相差很大。在150m范围内水位差110m，水力坡度‰。呈现一个很大的“陡坎”，预计在突水点附近深部含水层有较强的补给，应查明水源进行治理。

该项工程“七五”期间已施工12个钻孔，其中2个孔可做注浆孔，再施工4个孔，进尺1350m。

3.二水平水文地质勘探

马坊泉断层以南形成地垒，浅补与冲积层隔开减少了补给水源，加之深部裂隙减弱，富水性减弱，水文地质条件较浅部简单，储量达6325万吨，埋深-300～-600m，为生产接替地区，要加速进行水文地质勘探，查明构造，了解含水层及水力联系，预测涌水量。