陆家地煤矿矿井水害成因分析及防治对策

姜爽

（福建省华厦能源设计研究院有限公司 福建福州 350003）

陆家地煤矿位于龙永煤田东北部。地层由老至新有林地组（C1l）、黄龙组（C2h）、栖霞组（P1q）、文笔山组（P1w）、童子岩组（P1t）、翠屏山组（P2cp）及第四系（Q）。 矿区总体构造为一个向北东倾伏的复式向斜构造。

1 矿区水文地质特征

1.1 地表水文

陆家地煤矿矿区属中低山地，山脉走向为北北东，沟谷切割较深，地形坡度大。山峰南高北低，最高峰在南部风高隔，海拔1 074.77 m；最低点在北部陆家地万林沟，海拔400 m，相对高差674.77 m。矿区内无大的地表水体，美丽溪为勘探区内最大地表水体，流量 0.055～2.74 m3/s［1］。

1.2 水文地质单元

矿区属于雁石溪流域，按照其补径排关系，可分为6个水文地质单元，即谢家邦沟水文地质单元、岭后沟水文地质单元、陆家地沟水文地质单元、横林坑沟水文地质单元、牛坑沟水文地质单元、铁山沟水文地质单元。各水文地质单元情况详见图 1 及表 1［1］。

综上所述，矿区所包括的6个地表潜水的水文地质单元，其煤层露头线以上区域所形成的年径流量总计为152.55 m3/h。其中部分渗入井下，构成煤矿的涌水水源之一，其渗入量已基本稳定，未来如果不对该水文地质单元的近地表煤层实施新的开采，则不会增加矿井涌水通道。

1.3 含水岩组

（1）第四系残积坡积层和基岩风化带。第四系覆盖于基岩和风化带上，主要由风化的残、坡积物和沟谷中的洪、冲积物组成，厚0.5～2.0 m，含季节性孔隙型潜水，雨季泉水流量0.60～0.74 L/S，旱季泉流量0～0.28 L/S。含孔隙或孔隙～裂隙型潜水，富水性弱～中等。

表1 各水文地质单元汇水量情况表

（2）翠屏山组裂隙含水岩组（P2cp）。主要以陆相中细粒砂及粉砂岩为主，底部见砂砾岩层，出露于南部，以假整合形式覆盖在童子岩组之上，含弱～中等裂隙承压水。

（3）童子岩组三段及一段裂隙含水岩组（P1t）。童子岩组一、三段由粉砂岩、细砂岩、泥岩和煤层等组成，含裂隙承压水，含水性不均匀，富水性弱。

（4）栖霞组含水岩组（P1q）。由浅海相沉积的厚层状石灰岩组成，本块段中地表无出露，其厚度大于100 m，与上覆地层文笔山组呈断层接触，富水性中等。

1.4 隔水岩组

童子岩组二段和文笔山组由砂质泥岩和泥岩组成，裂隙不发育，为稳定隔水岩组。

1.5 断层导水性

矿区内断裂带两侧岩层的富水性较弱，并且断裂带附近地下水补给条件相对较差(F0除外)。因此，矿区内除地表水附近和对盘为灰岩的断层带局部富水，具有一定的导水性外，一般不会有灾害性突水危险。

F0为局部导水断层，且F0上盘煤系地层局部与F0下盘的林地组、黄龙组、栖霞组等含水地层直接接触，以后开采须留足隔水煤（岩）柱，做好探水、防水等工作。

1.6 地下水补给、径流与排泄

地表基岩风化带的孔隙～裂隙潜水含水层的补径排受到地表地形的控制，其等水位线和地形等高线基本一致。补给最初水源是大气降水，因此，潜水层的补给区和排泄区不可截然分开，两者为混合关系。但地形的上游以补给占优，而下游则以排泄为主。本矿区采矿证范围内基本上全部处于丘陵山区，基本上属于补给区，但存在局部的地下水排泄点。

矿区西部（岩溶承压含水层）总体的地下水径流方向是自东向西，局部与煤系承压含水层之间存在直接水力联系；而东部、西部单元（碎屑岩承压水单元）的地下水径流则以浅层循环为主，径流方向比较复杂，与煤系承压含水层及煤层的水力联系密切，深层循环非常微弱。

深部栖霞组灰岩总的径流方向自东向西及北西，排到矿区外，栖霞组大部分由林地组侧向补给到栖霞组。如深部井巷工程与栖霞组贯通，栖霞组含水层将增加人工排泄点，补给矿区井下工程。

2 矿井涌水的主要影响因素及防治对策

2.1 大气降水对矿井的影响

大气降水为陆家地矿坑充水的主要因素，矿井涌水也受降水影响。

矿区内第四系和基岩风化带含水岩组，对浅部煤层露头区有一定危害，但对其他一般煤层无直接充水危害。童子岩组一、三段含水岩层，本身含水性弱，对陆家地矿坑充水无灾害性突水危害。

2.2 地表水对矿井的影响

矿区内无大的地表水体，东部美丽溪在矿区边界流过，矿区东部靠近美丽溪浅部煤层开采容易形成导水裂隙带可能波及美丽溪河床下的基岩风化带潜水含水层，直接沟通美丽溪，此处浅部煤层禁止开采。此外岭后沟流经的37#、39#、43#煤层及 F9、F13、F27等断层也应加强防范。

该煤矿井口位于半山坡，高于当地最低侵蚀面，主井、风井井口及其工业广场都位于当地最高洪水位（+330 m）以上。区内沟谷发育，利于大气降水和地表溪沟水的自然排泄，故不存在淹井的可能性，但仍应做好安全防范措施。

2.3 老窑及采空区对矿井的影响

在矿区的老窑有6个，无发现积水区。但老窑开采年代较长，部分硐口坍塌，无法调查，存在积水的可能，有可能会造成突水危害。若施工时接近老窑，应做好防探水工作，以防透水事故发生。

2.4 钻孔对矿井的影响

全矿区储量范围共有28个钻孔，其中1997、1998年补勘钻孔5个。根据水文地质剖面图（见图2），钻孔大部分沟通童子岩组三段及一段含水层，其中只有13号钻孔沟通栖霞组灰岩，根据东一石门揭露11－15号钻孔情况，封孔质量较差，第二、第三水平开采过程接近钻孔时应有局部防水措施，以防灰岩短时涌水。

2.5 岩溶水对矿井的影响

矿区可采煤层主要赋存于F11上盘，深部F0断层上盘，浅部只有1个钻孔揭露灰岩，灰岩与煤系之间的隔水层P1t2平均厚度140 m，P1w平均厚度90 m；F0断层下盘西部可能为栖霞组或黄龙组灰岩，且和煤系地层直接接触，对深部煤层开采有一定的充水危害。深部灰岩只有7—14号钻孔揭露到黄龙组灰岩，灰岩空间分布在工程上没有得到有效控制，这是本矿重大隐患。

因此，在以后的工作中要加强对灰岩的控制，并留好隔水煤岩柱，以防突水灾害。

3 结论

（1）陆家地煤矿充水的主要来源是大气降水，此类水与季节高度相关，水量与煤层的开采面积不相关，仅与煤层露头区的面积相关。

（2）陆家地煤矿地表未发现明显的裂缝及塌陷区，因此不存在地表径流水的直接溃入。

（3）陆家地煤矿矿界范围内未发现大面积采空积水区，主要原因可能是井下开采以非正规开采为主，工作面规模小且零星分散，顶板岩层冒落及下沉尚不充分。但未来若对露头区进行持续的开采，必定产生地表裂缝和塌陷，直接沟通地表潜水层甚至地表溪流，造成井下涌水量大幅增加甚至直接造成水害。因此，严禁开采露头煤，特别是近溪流的浅部煤层。

（4）矿区11线南侧浅部煤层应禁止开采，防止岭后沟的水下泄。

（5）栖霞组、黄龙组灰岩在矿区内未探明，在矿区南部F0断层下盘可能直接接触栖霞组、黄龙组灰岩，所以在开采南部深部煤层时需要进一步探明F0断层下伏岩层。

（6）矿区内已竣工的28个钻孔，全部用合格的水泥浆进行全孔封闭，但揭露11～15钻孔封孔质量较差，在以后工作中应特别注意同期施工钻孔的封孔情况，注意防范水患威胁。