李 山 杨双安

(1.河南理工大学资环学院，河南 焦作 454000;2.河南平禹煤电公司，河南 禹州 461670)

煤矿安全生产已经离不开地球物理方法超前探测信息的指导，尤其采区地震勘探和电法勘探必不可少。物探资料解释地质构造及其富水信息，是煤矿开采前治理瓦斯及防治水实施的主要依据，是工作面顺利回采技术保证。平禹煤电公司一矿充分利用了音频电磁法探测煤层顶底板赋水情况。

1 矿井历年突水统计分析

平禹煤电公司一矿主要开采二1煤，目前开采最低标高在－284 m。根据历年矿井突水记录台账资料，自建矿至今已发生大小突水达49次，造成严重经济损失和不良社会影响。

从突水水源来看，49次突水中，以老空水为水源的突水7次，占总突水次数14.3%;以顶板砂岩裂隙水为水源的突水14次，占总突水次数28.6%;以太灰L7～L8灰岩岩溶水为水源的突水13次，占总突水次数26.5%;以太灰L1～L4灰岩岩溶水为水源的突水8次，占总突水次数16.3%;以寒武系灰岩岩溶水为水源的突水6次，占总突水次数12.2%;井筒突水1次，占总突水次数2.1%。矿井充水水源主要为底板寒灰和太灰岩溶水，其次是顶板砂岩裂隙水和老空水。

按最大突水量划分，不大于60 m3/h的小型突水39次，占总突水次数79.6%;水量在60 m3/h～600 m3/h的中型突水6次，占总突水次数的12.20%，水量在600 m3/h～1800 m3/h的大型突水2次，占总突水次数的4.1%，水量大于1800 m3/h的大型突水2次，占总突水次数的4.1%。突水造成2次淹没采区，2次淹井。

在突水通道明确的40次突水中，以断层为导水通道的突水共4次，占统计次数的10.0%，以岩溶裂隙为突水通道的突水22次，占统计次数的55.0%，以采动裂隙(包括顶板和底板)造成的突水13次，占统计次数的32.5%，钻孔造成突水1次，占统计次数的2.5%。

大部分突水发生在标高－200 m以上，说明浅部岩溶发育，富水性较强。

2 矿井水文地质分析

2.1 地质概况

根据基岩出露、钻孔及巷道揭露，本区发育的地层有寒武系(含崮山组、长山组和凤山组)、奥陶系、石炭系(含本溪组和太原组)，二叠系(含山西组、下石盒子组、上石盒子组及石千峰组)和第三、四系。

2.2 水文地质条件

平禹煤电公司一矿位于白沙向斜的东北部，总体上为一单斜构造。矿区范围内没有大的地表水体，冲沟是排泄地表水的主要途径。区内仅丰水区形成地表径流，殿池李村西北的冲沟内建筑有桐树张水库及黑马水库等均为小型塘坝，水量有限。矿区内未见大的断裂构造，主要断裂构造为东北部魏庄正断层(F5)，呈北西至近东西的孤形走向，倾向北东，倾角60°～70°，落差100 m～520 m，两断盘南升北降，使区内二1煤层与外部碎屑岩相对接，总体上讲水文地质条件简单。

2.3 矿井主要含水地层

根据本区地层及埋藏条件等，共划分六个含水地层:

1)寒武系灰岩，岩溶承压含水地层。寒武系上统岩性为白云质薄层泥岩，矿区有7个地质钻孔揭露该层段，揭露最大厚度137.01 m，未见漏水钻孔。该层段上距二1煤层78 m左右，岩溶裂隙较发育，为含水丰富但不均一的强含水层，为二1煤层底板间接充水含水层。

2)奥陶系中统，灰岩裂隙承压含水层。奥陶系中统岩层上部为隐晶灰色灰岩，中下部为浅灰色隐晶白云质灰岩，底部为薄层状灰绿色泥岩。据1984年8月槽探揭露，在西南仅存0.50 m～1.50 m黄绿色泥岩，表明奥陶系地层基本全被剥蚀。虽然奥陶系地层在矿区的大部分地区不发育，但是在二1-13091采面附近发育明显，在截1，截2，截3，截4，注1，注2，注3，探1，探2 等钻孔中均有奥陶系中统的地层揭露，其中有灰岩发育，平均厚度8.45 m。奥陶系灰岩含水层与寒武系灰岩含水层之间的隔水岩段厚度很薄，且水力联系紧密，针对二1-13091采面把这两个层位视为同一含水层。

3)石炭系太原组下段灰岩，裂隙岩溶承压含水地层。其是二1煤层底板间接充水含水地层。区内揭露该层段钻孔12个，厚10.88 m(3091 孔)～27.4 m(Ⅰ号水文孔)，一般厚度 15 m，其中L1～L4最稳定，厚13.50 m，占全层厚度的90%。裂隙发育但不均一，充填方解石，其中有2孔在该层段发生漏水，占揭露钻孔的20%。

4)石炭系上统太原组上段灰岩，裂隙岩溶承压含水地层。为矿井直接充水含水层，矿区内18个钻孔揭穿全层，有5孔漏水，占揭露该含水层钻孔的28%，矿井揭露的最大裂隙宽度近0.5 m。

5)二叠系山西组二1煤层顶板砂岩裂隙承压含水地层。全区揭露32孔，以岗王村附近和3091～CK6一线的东南为最厚，如3024孔43.73 m，CK6孔和3107孔附近则超过45 m，而3102孔附近最薄，只有11.27 m～21.88 m，一般厚度30 m～35 m。裂隙不发育，矿区内该层段共有7个钻孔漏水，占揭露本段钻孔的22%，其中有2孔(3056孔，3073孔)为全漏失。

6)第三、四系含水地层。第三、四系由南向北、自东向西厚度逐渐缩小，一般厚度在120 m～170 m之间，最大621.50 m。

综上所述，二1煤层底板石炭系薄层灰岩和寒武系厚层灰岩岩溶承压水是矿井主要充水水源，寒灰水是威胁矿井安全生产的最不利因素。分析突水事故可以看出，岩溶裂隙是矿井的主要导水通道，如果扰动破坏带与岩溶裂隙导通，势必会造成滞后突水。查清岩溶裂隙和构造破坏带，并对其注浆加固将是防治水的主要工作［1，2］。

3 矿井区域防治水措施及实施情况

为认真吸取二1-13091采面突水事故教训，矿井邀请有关专家对一矿水文地质情况进行分析研究，确定了平禹一矿防治水区域治理措施——“浅部帷幕、中部疏放、局部加固”，围绕这一主体思想矿井逐步予以实施。

3.1 “浅部帷幕”实施情况

矿井邀请专家组对矿井水文地质条件进行分析，编制了《平禹煤电公司一矿注浆截流工程布置方案》并报请集团审批。该工程共分两部分五块工程，分别为地面1标段、2标段和井下西区大巷、二轨道上山、西总回风巷注浆堵源工程，施工情况如下:

1)地面1标段工程沿北风井在垂直魏庄断裂的区域实施地面堵断层补给通道。共施工20个钻孔，钻探5947 m，注入水泥4984 t。

2)地面2标段在地面对应桐树张断裂尖灭部位与肖庄断层之间堵断层或褶皱补给通道。共施工16个钻孔，钻探10220 m，注入水泥1412 t。

3)沿区域治理大巷、四采区大巷、二轨道上山及西总回一线实施井下堵断层或褶皱补给通道。共施工67个钻孔，钻探8656 m，注入水泥6728 t。

3.2 “中部疏放”实施情况

按照设计方案，矿井一期在东大巷、三总回风和技改井井底车场施工了50个放水孔，于2010年5月3日开始放水试验，起初放水量为1100 m3/h，至2010年8月增至3000 m3/h，8月23日放水试验取得圆满成功，但疏放水持续至今，累计疏放水量约1800万m3。放水前矿井水位在+120.4 m～+129.6 m之间，现矿井水位在－40.2 m～+77.49 m之间，二1-13091采面机巷片盘(该采面最低位置)寒灰观测孔水压为3.05 MPa，比较放水以前4.14 MPa已经降低1.09 MPa(见表1)。

目前矿井正在准备二期放水孔工程，进一步增大矿井总疏放水量，以使矿井水害威胁进一步减小。

表1 水文观测孔水位统计表

3.3 “局部加固”实施情况

矿井对每一个采煤工作面在其贯通以后都要进行物探，根据物探结果编制底板加固设计方案，并且在实施过程中反复进行物探、钻探验证［3］。

2011年元月，矿井已经完成了二1-13091采面的底板注浆加固，累计施工钻孔86个，钻探进尺11114 m，注入水泥2967 t。

以上工作的完成确保了二1-13091采面安全正常回采。

4 结语

二1-13091采面经过2008年，2009年，2010年底板注浆加固、地面注浆堵水及物探勘察施工，对含水层进行注浆改造，整个工作面底板有效隔水层厚度达到了70 m以上，局部复杂地段重点加固，工作面中部有效隔水层厚度达到90 m以上，大大降低了出水的可能性，达到了设计要求。

二1-13091采面走向长697 m，倾斜宽126 m，可采煤量80余万吨，按每吨煤200元利润计算，除去二1-13091采面注浆加固工程费用700万元外，增加效益1.53亿元，取得比较好的经济效益。同时，通过对工作面的注浆加固，减少了工作面突水概率、减少了地下水资源的浪费，对矿区生态环境起到了一定的保护作用，并有效减小了水害的发生，有力的保障了矿井的安全生产。

［1］武 强，解淑寒，裴振江，等.煤层底板突水评价的新型实用方法Ⅲ［J］.煤炭学报，2007(1):1301-1306.

［2］卫修君，邓寅生，郑继东，等.煤矿水的灾害防治与资源化［M］.北京:煤炭工业出版社，2008.

［3］张少勇，刘伟超，田慧娟.现代水文地质勘察方法在找水中的综合运用［J］.中州煤炭，2010(1):20-22.