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1煤田水文地質特征

1.1礦井充水水源

礦井水是礦井開采過程中涌入礦井巷道的水，其充水水源既取決于礦井所處的自然地理、地質和水文地質特征，也取決于礦井建設和生產過程中采礦活動對天然水文地質條件的改變。礦井充水水源種類很多，如大氣降水、地表水、地下水、老窯積水。（1）大氣降水。大氣降水是地表水和地下水的主要補給來源。補給途徑主要通過第四系松散殘、坡積物和基巖風化帶以及老空塌陷區等，滲入補給含水巖組、斷裂構造帶及生產煤硐，然后進入未來礦井坑道。但大氣降水具有隨季節性（年）周期性變化和降水影響隨著深度減弱兩個明顯的特征。如：培豐煤礦地處亞熱帶，屬亞熱帶海洋性氣候，常年溫濕多雨，因此大氣降水也就自然而然地成為了其主要的充水水源。每到雨季期間，井下涌水量迅猛增大，為正常涌水量的1.7～2.2倍。全礦正常涌水量為340m3/h；最大涌水量為985m3/h（歷年最大涌水量為1080m3/h，2006年6月18日）。（2）地表水。地表水主要為江、河、湖、海、水庫、沼澤等水體。當它與井下巷道有直接或間接聯系時，便會成為礦井水的直接充水水源，為礦井安全生產埋下一個巨大的安全隱患。如：培豐煤礦的最大地表水體為文溪河。文溪河在礦區9～10線間由東向西橫穿而過，流經坎市后匯入永定河，流量0.2～3m3/s，歷年最高洪水位標高298m。礦井在開采其下水平煤層過程中已按開采設計留設了足夠的河床隔水煤柱，從以往開采觀測情況看，暫時未見明顯充水影響。（3）地下水。地下水主要包括含水巖組和一些斷層裂隙水等，是礦井水的直接充水來源。一般來講大氣降水和地表水通過一些構造裂隙、斷層等通道進入含水層，當含水層水量達到飽和狀態時，多余水量則成為礦井水的直接充水來源。如：培豐礦區的含水巖組主要有第四系含水巖組、童子巖組第1、3段含水巖組和棲霞組灰巖，前兩者對礦井生產影響不大，后者卻具有潛在性的危害。（4）老窯積水。采掘范圍不明的古井、小窯積水、以及近代礦井采空區與廢巷的老塘積水，統稱為老空積水，它具有位置不清、范圍不明、連通復雜、水量大、水壓高、含有害氣體等特征。如：培豐煤礦老窯積水主要是一些小窯積水和采空區廢巷的老塘水。小煤窯自身具有一定得排水能力，能適當減輕下水平的水壓，但其停產報廢后的坑道，特別是一些斜井下山開采的小煤窯，往往會封存一部分積水，一旦這一部分水被新礦開采時不慎揭露，則有可能會造成突水危害。

1.2礦井充水通道

礦井充水通道大致可分為天然通道和人為通道2類。天然通道包括斷裂構造、構造裂隙、巖溶陷落柱及地震裂隙等，人為通道包括采動裂隙和塌陷區、封閉不良的鉆孔。

1.2.1天然通道（1）斷裂構造。斷裂構造成為充水通道主要取決于斷裂帶本身的水力性質和礦床開采時人為采礦活動的方式與強度。大斷層常控制區域地質格架，不僅控制區域地質的結構和演化，還控制和影響區域成礦作用。當斷層的性質不同時，其對礦井充水的影響也不相同。導水斷層一般為張性斷層，導水斷層所處位置不同其水文地質意義亦不同，當導水斷層與地表水或地下含水巖組相連通時，就會成為礦井水的直接或間接補給通道；還有一種隔水斷層，是由壓扭性斷層或斷層帶被粘土質充填形成的，這種斷層阻斷了礦井水的來源，有利于井下防治水工作。此外，一些節理尤其是張節理發育比較完整的地方也是礦井充水的有利通道。（2）構造裂隙。構造裂隙是在地殼運動過程中巖石在造應力作用下產生的，具有強烈的均勻性、各向異性、隨機性等特點。一個地區巖層中的主要裂隙可劃分為以下幾組，如圖3所示。一般在構造應力集中的部位，裂隙較發育，巖層透水性也好。同一裂隙含水層中，背斜軸部常較翼部蓄水，傾斜巖層較平緩巖層富水，斷層帶附近往往格外富水。由于礦井地質構造相對比較復雜，裂隙發育比較完整，因此構造裂隙是礦井水的一個很重要的充水通道。（3）巖溶陷落柱。巖溶陷落柱是指埋藏在煤系地層下部的巨厚可溶巖體，在地下水溶蝕作用下，形成巨大的巖溶空洞。當空洞頂部巖層失去對上覆巖體的支撐能力時，上覆巖體在重力作用下向下垮落，充填于溶蝕空間中，因而形成了巖溶陷落柱。巖溶陷落柱可分為全充水型、邊緣充水型和疏干型3種，前者對礦井充水影響最大，后兩者影響較小甚至不產生影響。巖溶陷落柱是華北石炭二疊系煤田中的一種重要地質現象，在我國北方地區較為發育，南方相對較少。（4）地震裂隙。處于地震活動比較頻繁地帶的礦井，往往由于地震活動產生的裂隙導致地表水或地下含水巖組與井巷相連通，從而成為礦井水的補給通道，增加礦井涌水量。據閩震發辦（1995）117號文，培豐礦區未發生過大于5級的地震，基本地震烈度為6度，因此目前為止礦井充水通道暫無地震裂隙這一通道。

1.2.2人為通道（1）采動裂隙和塌陷區。人為盲目采礦活動的進行往往會產生冒裂帶、導水裂隙帶及彎曲沉降帶等3帶，甚至還有可能造成塌陷區。3帶和塌陷區的形成和發育通常會導致井巷與含水巖組或地表水相連通，從而增加礦井涌水量，影響礦井安全生產。如：培豐煤礦曾經發生過一次與礦井有貫通的周邊小煤窯亂采亂掘，導致文溪河河床塌陷，河水由塌陷區涌入流到礦井主要大巷，所幸處理及時沒有造成較大損失。（2）封閉不良的鉆孔。所有鉆孔封孔后都應按封孔設計要求和《水文地質鉆探規程》的規定進行封孔。未進行封孔和封孔質量不合乎要求的鉆孔極有可能轉變為礦井突水的人為導水通道。當掘進巷道或采區工作面接觸這些封孔不良鉆孔時，煤層頂、底板充水含水層地下水將沿著鉆孔補給采掘工作面，造成礦井的水害事故。

2礦井水害發生的原因及防治對策

2.1礦井水害發生的原因近年來福建省煤礦水害事故數約占事故總數的20%，事故死亡人數占死亡總人數的60%左右。一旦發生事故，往往具有突發性和極大的危害性，不僅影響生產，造成經濟損失，而且還易造成重大傷亡事故。為了更好地防止水害事故的生，必須先了解礦井水害發生的原因，在此基礎上制定出具有針對性的防治對策，才能從根本上降低礦井水害事故的發生。（1）水文地質情況不清。一些礦井在開采過程中，由于對本礦水文地質特征不清楚，缺乏必要的水文五大基礎圖紙及其他相關水害防治文件措施，造成井巷或采掘工作面在接近充水斷層、強含水層、巖溶陷落柱、含水溶洞、老窯積水等充水水源和充水通道時，未及時采取具體的防范措施對策，從而引發了礦井水害事故。（2）地面防洪、防汛工程措施不到位。對于大氣降水是主要充水水源的礦井，如果沒有做好地面防洪、防汛工程措施，或是在設計、施工方面有缺陷，達不到防洪、防汛要求標準，或防洪、防汛設施失效，以及地面塌陷、裂隙未處理，都會導致地表水由井巷、塌陷區、裂隙等通道進入井下造成水害事故。（3）井下探放水措施沒有落實。沒有嚴格執行煤礦防治水“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”16字方針，對于可能發生透水事故的工作面，沒有安排專業的探放水人員用專門的探放水設備進行超前探放水工作，甚至一些礦井沒有探放水設備干脆用煤電鉆代替來敷衍了事，盲目掘進，從而導致水害事故。（4）非法生產，超層越界開采。一些非法礦井無正規設計，邊掘邊采，盲目生產，破壞防隔水煤柱，導致水害事故發生。部分鄉鎮煤礦經過多年的開采，資源已經枯竭，為了自身經濟利益，爭奪資源越界開采相鄰煤礦的煤層，由于不清楚相鄰礦的地質資料，盲目進入積水老空區；有的鄉鎮煤礦附著國有大礦采空區反復掘進找煤，甚至非法開采大礦的防隔水煤柱。據統計，50%的透水事故是小煤礦違法越界開采造成的。此外，井巷位置設計不合理、排水設施系統不完善、各種防水工程質量監管監察不到位、測量誤差導致巷道進入老窯積水區、水害應急系統不健全等種種因素也都有可能導致礦井水害的發生。

2.2礦井水害防治對策通過分析可以了解到礦井水害發生的原因很多，水害防治工作容不得半點馬虎，預防水害事故必須制定嚴密完整的防治對策，嚴格落實煤礦企業的責任主體，堅持國家防治水16字方針，加強監管監察力度，健全防治水系統，力求在根源上解除水害事故隱患，遏制水害事故的發生。（1）全面掌握水文地質資料。礦井水文地質特征是礦井防治水的重要基礎和可靠依據，因此一些水文地質情況不清的礦井必須重新整理和收集礦井水文地質資料，全面掌握礦井水文地質特征，了解含水層及老窯積水情況，查明礦井各種可能的充水水源和充水通道，在此基礎上建立完善的礦井水文地質觀測系統，從而制定出具體可靠的切合本礦實際條件的防治對策。（2）完善地表防治水工程。地表水的防治就是防止井田范圍內的河流、暴雨、山洪等水體通過井筒、封閉不良鉆孔、構造裂隙等充水通道進入井下。根據各煤礦多年的地表水防治經驗，比較有效的措施有：①攔，對可能灌入井下的地表水采用攔截在井田之外，如修建防洪堤等；②導，在礦區范圍內的山坡挖掘截水溝及排洪溝，盡可能地把山上的水流疏導至礦區之外；③填，對可能向井下灌水的地表裂縫、塌陷區、老窯井填實，防止地表水通過這些導水通道進入井下。（3）落實井下水防治工作。煤礦井下水防治工作必須堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的方針，落實“防、堵、疏、排、截”五位一體的綜合防治措施。礦井加強探放水作業人員的培訓，對有可能構成水害威脅的區域，采用物探、化探和鉆探等綜合探測技術手段，排查水害，在確保巷道掘進沒有水害威脅的基礎上再進行施工。井下防治水工作的落實，能夠在很大程度上減輕礦井水害威脅，及時消除各種水害安全隱患，從而大大降低了礦井水害事故的發生。（4）杜絕超層越界和非法開采。由于超層越界和非法開采是導致煤礦水害發生的主要原因，所以必須貫徹落實“三大規程”，堅決杜絕超層越界和非法開采行為，同時加強對員工的培訓、教育，提高其安全意識、安全技術素質，如對突水征兆的識別，實現礦井的本質安全化，才可能從最大限度上消除礦井水害安全隱患，科學地指導煤礦生產，確保職工生命安全。當然，礦井水害事故并非做好以上4個方面便可以避免，礦井水害防治是礦井一項任重而道遠的工作，只有在落實了地方政府監管和企業負責兩個主體基礎之上，根據礦井本身的地形地貌水文地質條件，制定具體詳細的水害防治措施，嚴格地落實到位后，才可能從最大限度上避免水害事故的發生。對于地表水，各礦必須堅持按期進行巡查匯報，及時處理各種安全隱患；對于井下水，各礦也必須對其進行嚴密的觀測，時刻掌握其動態，對有水害威脅的工作面堅持“有疑必探，先探后掘”的原則。經過歷年來的防治水工作，防治水人員對礦井水文地質特征也有了一個全面的認識和了解，建立起一套較為完整的水害防治系統和水災事故處理應急預案，即便在雨季來臨之時，也能夠做到從容面對和有條不紊地處理各種突發情況。

3結束語

綜上所述，福建省龍永煤田的礦井主要充水水源為大氣降水和小窯水，主要充水通道為斷裂構造。大部份礦井雨季期間面臨水害的威脅最大，但考慮到其已制定了完整的防治水規劃、計劃及應急方案，各項措施、基本設施設備也已具備完善，相信一定能夠很好地預防和抵御各種水害隱患。

作者：鄧華元單位：福建煤電股份有限公司