地表水综合治理方案

地表水的综合治理是指在地面修筑防、排水工程，填堵塌陷区，洼地和隔水防渗等措施，阻止和减少雨水和地表河流水大量流入矿井，同时坚持矿井防治水和农田水利建设相结合地表和井下工程相结合，多种防水方法相结合的综合防治方法，这是保证矿井安全生产不受水害的关键，尤其是对矿井水源有来自于地表水的矿井尤为重要，河南的一些矿井尤其是一些地方煤矿，防排水能力较弱的一些矿井，受害甚为严重，据不完全统计，受暴雨、洪水灌入井下，造成淹矿，淹井的已超过10次，有的造成人员伤亡和经济重大损失，如近期2007年陕县新建煤矿“7.29”三门峡地区降大雨，导致该矿区铁炉沟河形成洪水，位于河床中心的某铝业公司废旧的铝土矿坑塌陷，4000m3左右洪水通过矿井上部老塘泻入该矿风井底，冲垮三道密闭，导致＋264m水平巷道被淹，使69名被困矿工于井下，经过多方抢救，被困矿工76小时成功获救，这起事故告诫我们，防止地表水特别是暴雨、灌入井下的重要性。矿坑常见地表水多为雨季积水或流水，能否构成矿井充水水源，关键在于水体与矿井之间是否存在导水通道。只有水体和导水通道同时存在，才能形成矿井充水，常见的连接地表水体与矿坑之间，导水通导可分为天然导水通导和人工破坏扰动导水通导两大类，具体类型如图7－6所示。

图7－6　地表水导水通导类型

河南地处暖温带和亚热带过渡地区，省内降雨量年际变化较大，时空分配不均，年平均降雨量为600～1200mm。主要产煤区降雨量为700～900mm，并多集中在每年7～9月份，常以暴雨倾泻，给矿井造成不同程度的危害。暴雨汇成的洪水，引起矿坑水量猛增，含水层水位上涨，尤其是当矿井位于山间槽地及位于丘陵地带的矿井，因暴雨而发生淹井事故时有发生，有时造成重大人员伤亡。如1976年8月新密县养浅池矿洪水淹井死亡11人，1990年7月新密浦园沟三井暴雨洪水淹井死亡10人，如1998年7月郑煤集团开发公司湾子河矿洪水灌井死亡20人。实际资料表明，雨季及暴雨对矿井安全生产，会产生多方面的危害，应采取措施，加以防范，把危害减少至最低程度。

一、雨季及暴雨对矿坑充水的影响

（一）雨季及暴雨对含水层水位、矿井涌水量的影响

荥巩煤田位于嵩山大背斜北翼，南部寒武系及奥陶系灰岩出露，岩溶发育，对地表水下渗有利。矿区奥陶系及石炭纪灰岩是一1煤的直接含水层，该含水层水源主要是大气降水补给。据统计，全矿区渗水量约为2.14～3m3／s，排泄量约为2.01m3／s，其中矿井排出1.3m3／s，三李泉群溢出0.8m3／s。在该区新中十井及王河矿等，在20世纪七八十年代近20次的涌水突水时间在每年7～10月份的就达80%。该时间矿井涌水量较大，有时成倍增加，给矿井安全生产及经济造成很大负担，其矿井涌水量变化曲线如图7－7、图7－8所示。

图7－7　新中十井涌水量变化曲线

鹤壁矿区奥灰灰岩水主要要接受西部山区露头部分大气降水补给，隐伏露头部分第四系潜水和河流沟渠等渗漏补给。地下水动态表现为受降雨影响明显特征，在枯季一二级亚单元内的中奥陶系灰岩水位标高为135.4m，南部亚级单元水位标高为118.9～124.4m，在雨季，前者水位标高为144.7m，后者为129.67～135.9m（据1984～1985年资料）。其降水量与奥灰水位多年动态曲线如图7－9所示。

又如焦作矿区，不但二1煤底板灰岩水量充沛且二1煤顶板以上含水层通过含水性强的冲积层与煤系含水层直接接触补给及采煤塌陷裂隙雨水渗入，其各矿涌水量在雨季和枯雨季节有较大差异如表7－15所示。

图7－8　王河煤矿涌水量变化曲线

图7－9　鹤壁矿区降水量与奥陶系灰岩水位多年动态曲线图

表7－15　焦作矿区在雨季和枯雨季矿井涌水量统计表

（二）雨季及暴雨对地方矿井涌水量的影响

河南年产6万t到30万t的地方煤矿有1600个左右，这些矿井分布情况，一是在煤层埋在浅部露头带附近，如登封马岭山井田，在浅部靠近露头建地方小井28个。二是在国有煤矿已采的采空区和煤柱内重开小井，据平顶山、焦作、郑州等矿区调查已达数十个。三是在丘陵山地小片煤田开井，一般防排水能力较差，雨季的暴雨抗灾能力弱。同时，由于地下采煤距地表较浅，大气降雨通过采动形成裂隙导水，涌水量有时较正常涌水量高出4～5倍，甚至淹井。如宜阳县城关三里庙煤矿，基岩裸露较好，接受大气降水补给，在1982年7月30日该区下大雨，雨水渗入矿井，8月2日李沟井下三、四、五区涌水成倍增加，超过排水能力，致使淹井停产。

（三）矿区或矿井附近的河道雨水、明流变暗流对矿井涌水量的影响

河南煤田多数倚山为伴，煤层常蕴在山前盆地、山间槽地以及丘陵地带，地面河谷常穿煤田而过，河谷的流水常以洪流和河流出现。洪流冲刷能力强，雨后水量很大，无雨时沟谷干涸，水流时断时续。河谷中经常性的水流则称为河流，其水源有地下水和地表水。焦作地貌的子房河寒武苑——红石峡即是一段河流，常年流水。焦作矿区的地势，北倚太行山，东南西临华北平原，山地与平面高差千余米，数条河谷呈放射状切入山体，大面积厚灰岩除接受大气降水补给补，还吸收流经灰岩的地表水，呈很强的渗漏段（图7－10），以明流和暗流形式汇入焦作矿区。流经灰岩的河段，河水严重流失，成为间歇河。河流从山地流入平原，在矿区形成一个长40km，宽10km，面积约400km2暗流区，使矿区奥陶及石炭灰岩水位雨季水位上升，枯雨季水位下降，年变化幅度约10m左右，致使矿井雨季水量增加，枯雨季矿井水量减少。又如朝川矿区，姜公河一段河床，沿寒武系灰岩侧向流经朝川一号矿井，该井雨季时井下涌水量较枯雨季节增加一倍以上。

图7－10　九里山岩溶水流动系统河谷强渗漏段平面图

（四）废井、老窑对矿井涌水的影响

废井和老窑常是暴雨及雨水赋存的重要场所，如不妥善处理，对矿井生产安全危害极大。据不完全记载，新中国成立以来废井和老窑死亡10人以上的透水事故达25起，废井和老窑在不少矿露头浅部普遍分布，这些废井煤窑积水有的早为各矿井排干或者不相连通，由于暴雨洪水的灌入和冲刷使古窑再度充水，以至与各矿井连通，为各矿充水的另一重要路径。有的还由于暴雨下渗促使煤层采空区上方岩层进一步坍塌，产生地表裂缝向井下充水。其他临近山边露头的矿井，含水层露头带也是洪水补给矿坑的良好途径，有的处于低处的废旧井筒，当暴雨袭来时，井筒灌水淹井的事故时有发生。如某矿四斜井，为已废旧井口，废旧封堵时，仅以单砖墙及矸石进行填堵，由于地面积洪，暴雨时被冲溃，洪水挟带矸石涌入矿井，水量由0.09m3／min猛增至3.2m3／min致使井下中央泵房和巷道被淹。1997年7月正值雨季暴雨期间小河煤矿井下巷道透老空出水造成淹井，并发生特大伤亡事故。

（五）暴雨使水库水位上升对涌水量的影响

1996年10月，安阳矿区，由于8号风影响，连降暴雨，使位于河北省南部的岳城水库水位上升，邻近水库的小煤矿相继被淹。水库水通过小煤矿老空，涌入岗子窑和积善煤矿，造成两矿淹井的重大事故。

总之，雨季的暴雨进入矿坑及影响矿坑的充水程度的因素是多方面的。暴雨后矿坑水量增加和地下水位增高，进一步表明大气降水是矿坑水的主要来源。在大气降水补给矿坑水的过程中，矿井所处地形、河流沟渠分布情况、矿井边界条件、矿床埋藏条件，采掘揭露含水层情况以及其他人为因素均影响着大气降水补给量，河南豫西、豫北矿区暴雨期和补给矿井水的规律都能表明这一点，因而应有雨季暴雨侵袭矿井的防范措施，以使暴雨对矿井的危害减到最低程度。

二、防范雨季暴雨危害矿井的措施

为了防止地表水体在雨季洪水季节期间倒灌矿井，煤矿企业要全面查清矿区及其附近地面水流系统的汇水和渗漏情况，了解河流上游和下游水库的蓄水情况，对河道中障碍物影响矿井安全的，要进行全面清障；因管理权限无法清障的，要书面报告有关部门。

（一）煤矿企业还要收集矿区近百年来当地最大降雨量和最高洪水位资料，据此建立疏水、防水和排水系统。

1.疏水系统。疏水系统即在矿区内部修筑疏水渠道。将矿区内汇集的水引至矿区以外。严禁在河道中堆积矸石等杂物，影响泄洪，致使河流水位抬高，河流通过废弃老井倒灌矿井。

2.防水系统。在编制矿井设计时，井口和工业场地应选择在不受洪水威胁的地点，矸石、炉灰及施工土方必须避开山洪和河流的冲刷方向，以免冲到工业场地和建筑物附近或淤塞沟渠和河道；对沿河布置的低于当地历年最高洪水位且受河水威胁的建筑物或民用建筑物，应修防洪堤坝；对于坡面汇水应修挖防洪沟截住山洪，防止内侵或通过露头渗入矿井，封堵地面水涌入井下的塌陷裂缝和塌陷洞等通道；加强地面在用钻孔及封闭不良钻孔的管理。

3.排水系统。对于内涝区和洪水季节河水有倒流现象的矿区及工业场地，应在矿区周围或井田内泄洪总沟的出口处建立水闸，设置排洪站，以备河水倒灌时向外排水；如果塌陷区范围太大无法填平时，可用水泵排水，防止水渗入井下。

（二）矿井井口和工业场地内建筑物的标高，应当高于当地历年最高洪水位。

井口和工业广场内主要建筑物的标高必须高出当地历年的最高洪水位，这样即使雨季山洪暴发，甚至达到最高洪水位时，地表水位也不至于灌入矿井或冲垮地面建筑物。在有些情况下，确难找到较高的位置或需要在山坡上建筑井筒时，则必须修坚实的高台或在井口附近修筑可靠的泄水沟和防洪坝以保证安全。

矿井井口及工业场地是煤矿生产的咽喉与腹地，在任何情况下均应保证井口和其他地面设施不至于被洪水淹没。因此，井口和各种工业建筑物的基础标高，在设计时均应高于当地百年最高洪水位，在山区还应当避开可能发生泥石流、滑坡的地段。

老矿井井口及工业场地内建筑物的高程低于当地历年最高洪水位时，必须修堤坝、沟渠等相应的工程或采取其他防排水措施。

在河南洪水淹井事故时有发生：如1971年伊川平岭公社煤矿洪水淹井造成6人死亡，1976年养浅池煤矿洪水淹井死亡11人，1998年7月郑煤湾子河煤矿洪水淹井死亡20人，又如1985年5月鲁山县梁洼乡段店煤矿暴雨水库溢出造成淹井死亡职工6人，1990年8月宝丰县大营镇矿暴雨溢入井下淹井死亡3人，以及郑煤集团李湾矿于1984年8月因洪水灌入而造成淹井等。

（三）填堵通道(www.xing528.com)

为防雨水渗入井下，在矿区内采取填坑、补凹，整平地面或建不透水层等措施。对矿区的天然裂隙，废弃的小窑井筒和钻孔等，可能成为水流渗入井下的通道，应该用粘土或水泥将其填堵。对较大的塌陷坑，坑凹地应在下部填碎石，上部填土夯实并使之高出地表。如图7－11所示。

图7－11　塌陷坑、凹地填堵图

图7－12　排洪沟图

1－煤层露头；2－排洪沟；3－潜流；4－山洪流向

位于山麓或山前平原矿区，常有山洪或潜流进入，而淹没井口和工业广场，增大矿井涌水量。一般应在矿区的上方，沿着垂直来水方向修建大致沿地形等高线布置的排洪沟，拦截洪水和浅部地下水，并将其引出矿区。如图7－12所示，沿矿区东西方向修筑排洪沟收到了很好效果。

（四）对于正在使用的钻孔，应当按照规定安装孔口盖。对于报废的钻孔，应当及时封孔，防止地表水或含水层的水流入井下。观测孔、注浆孔、电缆孔、与井下或者含水层相通的钻孔，其孔口管应当高出当地最高洪水位。

井田内所有钻孔必须全部标注在采掘工程平面图上，建立台账。煤矿根据钻孔台账的记录，逐孔检查，特别是打穿多含水层、煤层的钻孔处理，要查清历史资料；无资料的，必须在一定区域内采用相应的预防措施，并落实到相关人员。

对照矿井钻孔台账，查找正在使用中的观测孔等钻孔，确保每个钻孔按照规定安装孔口管，并加盖封好；同时，查找台账中的报废钻孔，对照现场位置，检查是否及时封孔，确保防止地表水或含水层的水沿钻孔灌入井下。

对其他资料不清或封孔质量不好的钻孔，要现场检查落实，防止此类钻孔导水诱发矿井水害；对于地面观测孔、注浆孔、电缆孔、与井下或者含水层相通的钻孔，其孔口管的高程应当高出当地最高洪水位高程，对于低于此规定的，必须采取措施解决，确保矿井安全。

［案例］1999年6月18日，郑煤集团超化煤矿在井下21下山开拓时，发生突水，最大突水量达600m3／h，导致采区被淹。经认真分析，该突水处附近有一个未封孔的水文勘查孔，也未标绘在采掘工程平面图上，经重新封孔处理，才解除了水患。

（五）报废的立井应当填实封堵，或者在井口浇注1个大于井筒断面的坚实的钢筋混凝土盖板，并设置栅栏和标志。

报废的斜井应当填实封堵，或者在井口以下斜长20m处砌筑1座砖、石或者混凝土墙，再用泥土填至井口，并加砌封墙。

封填报废的立井、斜井，应当做好隐蔽工程记录，并填图归档。

报废井筒应当按照规定的要求，编制报废井筒填实封堵的设计，并严格组织施工，竣工后进行验收，建立档案，明确责任，以备后查。防范通过废弃井筒引发水害事故。

（六）矿井应当与气象、水利、防汛等部门进行联系，建立灾害性天气预警和预防机制。

煤矿应当及时掌握可能危及煤矿安全生产的暴雨洪水灾害信息，密切关注灾害性天气的预报预警信息；及时掌握汛情水情，采取安全防范措施；加强与周边相邻井信息沟通，发现矿井出现异常情况时，立即向周边相邻矿井进行预警。

案例：1996年9月1日济源煤矿任庄井东大巷一上山发生透水事故，任庄井全部被淹，造成22人死亡，事故原因该年雨季降水量偏多，仅7月、8月降雨量达772.4mm，使该矿井田上部采空区和周边报废小煤矿采空区大量充水，积水从东大巷大量涌出，原矿井正常涌水量870m3／h增至2192m3／h，超过矿大最大排水能力，致使全矿被淹，使未来得及撤人的2工人遇难。

（七）矿井应当建立暴雨洪水可能引发淹井等事故灾害紧急情况下及时撤出井下人员的制度，明确启动标准、指挥部门、联络人员、撤人程序等。当发现暴雨洪水灾害严重可能引发淹井时，应当立即撤出作业人员到安全地点。经确认隐患完全消除后，方可恢复生产。

矿井在暴雨洪水期间应制定预案，明确撤出井下作业人员的标准，如有的地区已规定在24h降雨达到50mm时，井下必须撤人；另外，还要明确撤人的指挥部门、井下联络人员以及撤人的程序等细节。

1996年9月1日，济源市任庄煤煤矿发生雨水淹井事故，造成22人死亡。

7月中旬以来，地区多日连续降雨，造成地表土壤层含水量较大。该井田范围内历史上小煤窑开采情况十分复杂，开采规模大，采空区分布复杂，涌水量超过矿井排水能力，涌水淹没井下变电所，造成全矿断电，中央水泵房停止工作，致使全矿被淹。

（八）矿井在雨季前，应当全面检查防范暴雨洪水引发事故灾难防范措施的落实情况。对检查出的事故隐患，应当落实责任，并限定在汛期前完成整改。防治水工程应当有专门设计，工程竣工后由矿井总工程师负责组织验收。

1.煤矿企业在雨季前应开展隐患排查。其排查重点包括：位于地表河流、湖泊、水库和山洪等附近矿井的防洪设施和防范措施是否到位；与矿井连通的采煤塌陷坑是否填平压实；井口标高低于当地历年最高洪水位的矿井是否采取防范措施；井田范围内及周边已关闭的废弃煤矿是否充实填死。

2.对查出的隐患限期治理。制治隐患要制定方案，加强领导，明确责任，资金到位，保证质量，限期完成。

3.防治水工程要组织验收。防治水工程应按照设计的要求，由矿井总工程师组织相关人员进行全面验收。