煤矿回采工作面突水水源分析研究与综合利用.doc

煤矿回采工作面突水水源分析研究与综合利用 朱俊魁张洋 （河南能源化工集团义煤公司千秋煤矿地测科，河南三门峡472300） 【摘要】千秋矿地处西部丘陵山区，井田及附近地表水体不发育，井下第四系砾岩层侏罗系中上统砾岩含水层，二水平的煤层埋藏一般较深，但在特厚煤层地段，综采放顶煤形成的导水裂隙带，可沟通煤层顶板以上侏罗系中上统砾岩含水层，砾岩含水层虽然整体含水性较弱，但存在局部的强含水段，当与采煤造成的导水裂隙勾通时，含水层水将沿导水裂隙径流涌入工作面采空区，造成工作面积水，并成为采空区长期稳定的涌水补给源。截止xx年9月底21172工作面正常涌水量为120-130m3h，最大涌水量362m3h。根据水样水质分析结果，对21172工作面顶板水进了评价，认为此顶板水不宜作为生活饮用水，处理后可做为井下工业用水、井上澡堂用水、锅炉用水、冷却用水、绿化灌溉用水。 关键词工作面水源；分析研究；综合利用 本文通过：对千秋矿矿井水源进行了综合分析研究，包括矿井水，水害治理措施及方案，将矿井水净化处理后进行综合利用，变废为宝。对节能减排水资源化合理利用，解决矿区缺水问题具有重大的环境价值和经济效益。 1矿井水文地质基本情况 千秋煤矿水文地质条件中等，地表广为第四系粘土黄土覆盖，基岩零星裸露地表。有石河、涧河两个季节性河流从矿井浅部穿过，石河为南涧河的支流，于下石河处汇入南涧河，石河平时无水，涧河正常涌水量为800m3/h。井田内从下往上有五个弱含水层，每个含水层间均有稳定的隔水层，含水层储水空间不发育，富水性较弱，煤层底板以下无承压水，矿井水害主要为老空水及老顶砾岩空隙裂隙水。另据矿井xx年以来涌水量实际观测资料分析，矿井平均涌水量174.4m3/h，最大涌水量489.6m3/h。 2矿井充水因素分析 根据义马区域和千秋矿井田水文地质特征，地表水与地下水的补、径、排条件，以及矿井突水情况与涌水量变化情况，千秋矿井田充水主要由大气降水、地表水、老窑水、含水层、断层等因素所造成，现分析如下： 2.1大气降水 大气降水是矿井充水的主要因素之一。区域内年均降水量700.2mm,其中七、八、九三个月降水占全年降水量的50%以上，由于季节性差异较大，冬春干旱少雨、夏秋暴雨致使河谷、河流形成洪峰，因此地下水具有集中降水补给、常年消耗等特点，反映在矿井涌水量上，一般36月涌水量相对较小，9月开始增大，可一直持续到12月，甚至翌年12月，分析其原因，是由于地表大面积被第四系松散黄土层覆盖，渗透性相对较差，基岩仅在沟谷中可见，但其范围与面积小，直接接受大气降水的补给与水量有限，加之厚层泥岩、砂质泥岩对含水层水力联系的阻隔，致使矿井涌水量季节性十分突出。尤其是涧河、石河河床和河漫滩以及基岩裸露区。 2.2地表水 千秋井田及附近地表水体不发育，流经井田浅部东部的涧河、石河均为季节性河流，春冬水量较小，雨季可形成洪峰，对矿井充水有不同程度的影响。依据煤层赋存特征与开采塌陷裂隙影响程度以及地表水的影响程度， 2.3含水层 主要为砾岩孔隙水、裂隙承压水和潜水含水层，次为泥灰岩岩溶裂隙承压水与潜水含水层，据抽水试验和矿井揭露分析，均为弱富水含水层，除第四系砾石层单位涌水量和渗透系数大于1以外，其它含水层均在0.5以下，但由于横向上富水性分布不均，加之开采塌陷裂隙改变了原有的补、径、排条件，使某些地段含水层与大气降水、地表水、采空区积水之间形成了水力联系是经第四系砾岩层下补侏罗系中上统砾岩含水层，并沿其顺层径流，间接地补给矿井，其补给缓慢、水量小，涌水形式多呈淋水或滴水。 2.4断层的导水性及对矿井充水的影响 3工作面突水水源分析 21172工作面位于21下山东翼采区，为21171工作面的二分层，横跨21151工作面。该工作面直接顶为灰色、深灰色泥岩，致密块状，赋存稳定，厚度9.4m13.5m，隔水性较好。上部为中上侏罗系杂色粉砂岩、细砂岩、砾岩组成，以砾岩为主，交替出现的混合岩层。该层厚度大，含水性不稳定。侏罗系上统、中统巨厚砾岩孔隙裂隙潜水承压含水层是造成煤层顶板充水的主要含水层。该含水层虽然整体上含水性较弱，但存在局部强含水段。该层厚度大，含水性不稳定。砂岩和砾岩整体为弱含水层，但由于砂、砾岩层裂隙发育极不均匀，局部存在因裂隙强烈发育而形成的强富水区段。由于21151工作面和21171工作面回采后，顶板垮塌后与上覆含水层导通，使工作面出水,造成老塘内有大量积水。两个工作面回采结束后，老塘一直有水流出，水量在10m3/h,老塘内蓄积了一定量的积水。 F3-6断层是引起21172工作面顶板出水主要因素，21172工作面掘进期间，上巷见滴水现象，预计F3-6断层有水害影响。F3-6断层在千秋煤矿二水平东大巷已揭露落差9m13m,在21172工作面上巷揭露落差为11.0m，F3-6断层为张性正断层，构造断裂使隔水层与含水层发生位移岩石破碎，它是造成矿井充水和透水的主要通道，断层带有导水现象。在21172工作面回采时，上下巷揭露证实，上切口西194m，上切口下85m为F3-6断层尖灭位置，为富水区域，构造断裂，上巷偶见滴水现象，下巷未见。 xx年6月11日，21172工作面回采至切眼西180m时，工作面下巷老塘开始出水，6月13日工作面老塘出水已到7m3/h，6月28日已经递增到21m3/h，7月9日已经增加到65m3/h，紧接着7月14日工老作面老塘出水已达80m3/h，8月4日猛增到208m3/h，10月9日第增到270m3/h，xx年1月3日达到362m3/h。 截止xx年9月21172工作面正常涌水量稳定在120140m3/h，累计出水量为550万m3。水色清、无味、涌水量较稳定，经过多次水质化验研究分析充分证明，水源来于中统巨厚砾岩含水层水，可以进行综合利用。 4矿井水的资源转化利用 目前全国有70%的煤矿缺水,其中40%的煤矿严重缺水。由于水资源的严重不足,影响了我国煤炭工业的进一步发展。事实证明,矿井水资源转化利用,不仅是推行煤炭行业清洁生产、发展循环经济的主要内容,也是煤炭生产持续发展的需要，矿井水资源化利用途径是矿井水净化处理后回用于生产和生活中,不仅可以减少深井水的开采量,节约地下水资源,还保护矿区地下水和地表水的自然平衡。处理后的矿井水一般先用于煤炭生产加工,其次用于生态、矿区生活用水,如仍有剩余,则需要根据矿井水水质、水量大小,或达标排放,或作其他用水。 5结论 千秋煤矿在矿井新井工业广场建成了一座现代化矿井水处理厂,矿区每年可利用净化矿井水100万m3,回收了大量煤泥,减少了排污费,年获经济效益90万元。不仅使千秋矿区矿井水资源得到充分、合理利用,还大幅度降低了现有供水成本,获得了丰厚的经济回报。 （1）千秋煤矿矿井面积大，战线长，生产用水量大。自xx年以来井下生产用水非常紧张，用水问题急需解决。21172工作面回采时，在顶板老塘水采取埋设管道将水自压到下巷口沉淀池，经过沉淀、过滤、消毒后，将水排至二水平清水仓直接供井下使用,满足采掘工作面生产需要的工业用水。 （2）也做为矿井地面工业用水，将一部分矿井水排至井上水仓，只需要去除矿井水的悬浮物即可满足要求,净化过程需要加人混凝剂。不需再加液氯消毒,即可直接用于浴室、锅炉房或冲刷厕所及地面浇花、打扫卫生等。 （3）也可以做为生活用水。净化后的矿井水达到国家饮用水水质标准时,可以做为饮用水直接供应用户,弥补自来水供应的不足。此类用水需要对矿井水进行深度处理。 （4）用于井下灌浆。可以将一部分水源回灌到地下,补充地下水资源,降低采煤引起的地表沉降。 （5）可以作为农业用水。用于农业灌溉、水产养殖等，可减轻农民负担。 参考文献 1于景邨,刘志新,汤金云,王杨州.用瞬变