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摘要：在對新汶礦區地質概況和水害類型分析的基礎上，總結了新汶礦區水害特點，并據此提出了防治水的基本思路和防治技術。

關鍵詞：新汶礦區；防治水；地質特征

1礦區水文地質特征

1．1礦區水文地質條件

新汶、萊蕪煤田分別位于蒙山、蓮花山、泰山三大分水嶺之間，為兩個孤立的斷陷盆地，各自呈一獨立的水文地質單元。新汶煤田位于蒙山和蓮花山兩大分水嶺之間，為山間向斜半緩階丘陵地形，呈東西帶狀分布，地形標高+158～+230m，東高西低，向斜中部地勢較平坦，兩翼起伏較大。萊蕪礦區南北東三面環山，西面開闊，屬泰山和蓮花山環繞的山間盆地。兩煤田南部均有地勢較高而巖溶裂隙發育的奧陶系、寒武系石灰巖；北面為地勢較高的第四系及太古界花崗片麻巖。

主要地表水系為大汶河和小汶河，而西流經兩礦區淺部，匯人大汶河。在兩河流所流經的裸露灰巖區，河水滲漏補給地下水，綜合入滲系數為0．23。區內年總降雨量歷年平均為713．5mm，降雨多集中在7、8、9三個月。

1．2礦區主要含水層及富水特征

區內主要充水含水層有第四系砂礫層、古近系礫巖、石炭系薄層灰巖和奧陶系灰巖等。

(1)第四系砂礫層：厚0-15m，分布于汶河兩岸，覆蓋于煤系地層之上，直接受大氣降水和河水補給，含水充沛，可直接補給淺部煤系露頭。q：1．20L／s·m以上。

(2)古近系礫巖：廣泛分布于煤田內部，淺部巖溶發育，含水性強，深部巖溶發育差，含水微弱，q：0．09～1．29L／s·m。底部常有一層紅色泥質粉砂巖，對煤系的水力聯系有一定的阻隔。

(3)石炭系薄層灰巖：主要有四層(一灰、四灰、徐灰、草灰)，并在煤田南部有出露。淺部巖溶裂隙發育，直接受大氣降水、地表水系或第四系含水層的補給，含水性強，是各礦井直接充水因素。向深部巖溶裂隙迅速減弱，垂深400m以下屬微弱的裂隙含水層。其中，一灰厚2～7m，q：0.01～0．51L/s·m；四灰厚4～7m，q：0.01～5.50L／s·m；徐灰厚5～17m，草灰厚5～20m，q：0.04～2.24L／s·m。(4)奧陶系灰巖：出露于煤田南部，厚度大，巖溶發育，接受大氣降水補給，含水性強，q：0.03～2.40L／s·m，深部也有一定程度的古巖溶發育。

2礦區主要水害類型及分布

礦區存在的主要水害類型是地表水害、老窯、老空水害、小煤礦水害和頂底板含水層水害。

2．1地表水害

新汶礦區地表水系發育，有大、小汶河及其支流十余條。

2．2老窯水害

新汶礦區淺部古井及地方小煤窯多數開采不正規，采掘資料不清，開采范圍不明，而這些古空、老窯往往又與地表水有一定的水力聯系，接受地表水的補給，成為地下水體，長期積水達到一定程度，突破隔離煤巖柱潰人礦井，造成災害性事故。

2．3小煤礦水害

新汶礦區淺部小煤礦密集，共分布生產小煤礦66處，有31處因資源枯竭相繼關閉，目前生產小煤礦35處，其中新汶煤田29處，萊蕪煤田6處。這些礦井一般與大礦或相互之間留有隔離煤柱，正常情況下不會引起水害。但由于部分小煤礦在歷史上已形成相互聯通的局面，與大礦無法永久隔離，或超層越界開采，破壞了礦井隔離煤柱，甚至盜采大礦資源。另外，部分小煤礦資源枯竭，擅自提高開采上限，違法開采露頭保護煤柱，形成地表水下泄礦井的通道。這些小煤礦一旦發生突水事故，將直接威脅大礦的安全。違章開采的小煤礦，閉坑后的積水也會對大礦構成威脅。

2．4老空水害

各生產礦井開采年限均較長，結束水平、采區多，采空區分布范圍廣，且不同程度的積水，當采掘工程接近或采動影響波及積水區時，對生產形成一定的水患威脅。

2．5煤層頂板充水含水層水害

新汶礦區可采煤層層數多，有些可采煤層頂板有多層充水含水層，如山西組的2、4煤層。由于多煤層的重復采動和斷層裂隙塌陷滑移程度不同，采動導水裂隙帶發育高度和部位也常發生變化，使煤層頂板充水含水層中氣些富水帶中故水突然泄人采掘工作面，造成大的水害事故。礦區內的山西組砂巖含水層，太原組薄層灰巖含水層，局部富水區也可造成大的危害。

2．6煤層底板承壓充水含水層水害

本溪組徐家莊灰巖、草埠溝灰巖和煤系基底奧陶系灰巖，均為富水性較強的不均質巖溶裂隙含水層。當采掘工程接近、揭露與各含水層、含水體連通的斷層、裂隙、陷落柱、巖漿巖、封閉不良鉆孔等導水通道，或采動影響波及含水層、含水體時，含水層的水進入礦井。后組煤深部開采，在徐、奧灰原始導升較高或構造發育地帶，隔水層厚度較薄地段，隱伏含水構造發育地段，含水層水在礦壓、水壓的綜合作用下，通過導水裂隙進入采掘工作面，威脅工作面及礦井排水系統安全。

目前受徐、奧灰影響較為嚴重的是潘西礦；良莊、孫村等礦開采11煤也已顯現出奧灰水威脅3礦區水害防治技術研究

3．1地表水害防治途徑

對地表含水層露頭區、小煤井古空范圍地表塌陷積水區、煤層露頭盜采坑、挖砂坑進行全面調查，采用高分辨率遙感圖象、結合物探查明其分布范圍、積水情況，進行治理。

治理途徑：①結合矸石山的治理對積水坑采用矸石進行回填；②對滲漏水通道進行注漿封堵，從源頭上根治地表水害；③對小汶河建立水文觀測站，分析探測河道漏水情況，根據滲漏水情況和地段，采取鋪河底、河流改道等措施。

3．2古空與報廢小煤礦水害防治途徑

古空與報廢的小煤礦，因開采范圍不清，積水情況不明，治理難度較大，積水潰人礦井深部威脅礦井安全生產。對其治理，首先是探明其開采范圍和積水情況，然后采取針對性措施。利用高密度電法、探地雷達、EH4等先進儀器對礦區范圍內淺部各類小煤礦、古空區開采范圍、積水情況進行探測，查明其分布范圍和積水情況。

治理途徑：①粉煤灰、骨料、粘土等充填積水區；②注漿封堵可能的潰水通道；③疏通排水通道，井下排水；④存在隔水煤柱的地段，分析煤柱的隔水性能及強度，評價其阻水能力，采取注漿加固等措施，增強其抵御水壓的能力；⑤建立古空、報廢小煤礦水文觀測系統，施工部分觀測孔，對古空和報廢小煤礦積水情況進行觀測，使用自動水觀測儀，實現水位的自動觀測和預警。

3．3小煤礦邊界煤柱水害防治途徑

小煤礦違規開采，超層越界開采是造成礦井水害隱患的主要原因。為防止小煤礦突水危及大礦及小煤礦閉坑后積水威脅大礦生產，須對小煤礦進行管理，對水害隱患進行調查，采取有力措施，確保礦井安全生產。

治理途徑：①加強對小煤礦的調查管理，嚴格執行《相鄰煤礦調查辦法》，對小煤礦的積水情況、開采上、下限、各類保護煤柱的完好情況進行調查，嚴防小煤礦超層越界、破壞隔離保護煤柱、擅自提高開采上限現象的發生；②加強水閘墻等防水設施和各類防水煤柱的巡查管理，搞好邊界隔離工程的監測監控；③研究解決不完整開采邊界煤柱加固技術，實現不同礦井之間的有效隔離；④構筑防水設施，實現礦井永久性隔離。

3．4礦井老空水防治途徑

各礦應定期對老空區積水情況進行全面排查，對有可能影響生產的老空積水在生產前進行探放是治理老空水的根本途徑。探測手段可采用井下施工探放水鉆孔，有條件的地段采用電法探查老空積水區，再有針對性地施工井下放水鉆孔。

3．5煤層頂底板水害防治途徑

新汶礦區侏羅系和第三系覆蓋于煤系之上，對煤層頂底板水害的防治，采取以下防治措施：

(1)建立和完善礦井水文觀測系統，對水害嚴重的區域重點布置，其他地段適當布置。水文觀測孔的布置要井上下結合，有條件的礦井盡量布置在井下，既節省費用，也便于保護；

(2)在全礦區工作面投產前采用物探、鉆探及放水試驗等手段探查分析工作面頂、底板底板含水層水文地質條件，進行開采安全性評價；

(3)開展含水層富水規律及突水機理進行研究，研究工作面開采臨界安全水壓、礦壓、隔水層厚度和工作面布置方式推進速度之間的關系，力求從理論和方法上解決目前后組煤開采過程中防治水工作問題；

(4)建立工作面水情自動探測系統。采用網絡電法礦井水害監測預警系統，對工作面水情進行實時監測，發現水情及時預報，災情發生時指示發生位置、水源及水量大小，為災害治理決策提供依據。