中国煤矿水文地质类型划分与特征分析
陆树飞
【摘 要】为了积极贯现阶段我国及我企业实施的《煤矿安全规程》文件精神，论文结合系统分析法，对全国多个省（区、市）的煤矿水文地质情况进行了总体分析，并结合不同地质特点，总结了各地区水文地质类型及相关特征，从而为我国煤矿企业防范、处置井下涌水问题及相关矿井事故提供了安全保障。
【Abstract】 In order to actively carry out the file spirit of "Coal Mine Safety Regulation" implemented in present stage of our country and the enterprise， in this paper， combined with system analysis method， paper analyzes the coal mine hydrogeological condition of various provinces， autonomous regions and municipalities， and combining with different geological characteristics， summarizes the hydrogeology types and related characteristics of all regions， so as to provide security assurance for prevention and treatment of mine water gushing problems of coal mining enterprises in China and related mine accident.
【关键词】煤矿；水文地质；类型；特征
【Keywords】 coal； hydrological geology； type； characteristics
【中图分类号】TD741 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）09-0143-02
1 引言
2011年3月1日起，我国《煤矿安全规程》正式实施，从而为全国矿井治水技术发展及安全管理提供了制度标准，由此使我国煤矿企业进入了转型发展期[1]。基于此，为了全面掌握全国煤矿水害特点及现况，进一步加强煤矿井下治水管理工作，我公司煤矿安全监察组组织开展了以省、市、区三级区域为单位的全国煤矿水文地质类型划分及统计、调研工作。据统计，截至2017年6月底，在全国上报的一万多家煤矿企业中，大约有96.45%以上的煤矿企业开展了矿井水文地质类型划分工作。其中，具有极复杂型、复杂型、中等型及简单性水文地质条件的煤矿企业分别所占比例为0.68%、7.19%、36.00%和56.13%。
2 中国煤矿水文地质类型划分
据调查统计结果显示，在开展了水文地质类型划分的部分省、市中，主要存在两种特殊的煤矿水文地质类型，分别是复杂型和极复杂型煤矿，这些煤矿总数目前已达1000多个，其分布区域主要为山西、山东、河南、陕西、四川、贵州等，所占比例为76.90%。因上述区域都属于煤矿重、特大突（透）水事故多发区，因此已被国家列入全国重点安全监管对象。
根据上述分类结果，本文分别从矿井涌水量、富水系数两方面就分类情况进行详细阐述：
第一，从矿井重、特大突（透）、涌水量特征情况来看，近6年来，我国煤矿每年在重、特大突（透）、涌水事故中总排水量达75.18亿m3。其中，河南、内蒙古、黑龙江、山西、山东、河北、四川、湖南以及云、贵、陕等多个区域的煤矿排水量每年均在2.63亿m3以上，占总排水量的比例为87.63%。而调查结果显示，排水量最大的地区，正常涌水量均保持在1000m3/h左右，此类矿井主要分布在河南、河北、山东、内蒙古、陕西、山西、黑龙江和重庆；此外，在我国辽宁、安徽、江西、江苏和四川也有分布。在上述企业中，陕西锦界煤矿地下涌水量最大，达 5000m3/ h；河南马庄煤矿最大涌水量也达5600m3/h。据了解，此类煤矿受季节性降雨影响严重，每年最大涌水量是正常涌水量的3倍之多，如重慶、广西等地，受夏季强降雨影响，正常涌水量和最大涌水量相差较大。由此表明，大气降水与地表水的富集，会加快地下水系统循环，从而会使地下水环境生态系统中的含水量不断增加，由此导致在地下煤矿资源开采时会引发严重的涌水事故。所以，对于此类矿井区，要配备足够的备用排水设施，加快地表水排放，积极应对突发强降雨天气，以免强降雨导致淹井，比如在极端暴雨洪水环境，要立即停产撤人，并展开严格的安全隐患排查，杜绝一切安全事故。
第二，从矿井富水系数来看，全国煤矿平均富水系数基本保持在2.6m左右，即每生产1t煤排水量为2.6m3。在全国各大煤矿区，富水系数平均值保持在5.0m左右的地区为广西、江西、福建、湖南和四川等地。
3 中国煤矿水文地质特征分析
3.1 石炭二叠纪岩溶—裂隙区
石炭二叠纪岩溶—裂隙区包括的主要城市或省份有北京、山西、江苏、河南、山东与陕西等[2]。上述几大区域年产煤量约为300000万t/ a，占比69%。 其中，这几大主要产煤区煤矿数约为4000个，有3250个煤矿进行了地下水文地质类型划分。据划分结果显示，复杂、极复杂的煤矿数总比为38.62%。石炭二叠纪岩溶—裂隙区经常存在的煤矿水害问题为矿井排水、煤层底板岩溶裂隙突水。在该区域分布的所有煤矿中，正常煤层底板岩溶裂隙突水量达29.759万m3/h，最大煤层底板岩溶裂隙突水量达46.931万m3/h，仅次于我国晚二叠纪岩溶区。在安全事故防范、处置和应对方面，该区内有2435座煤矿配有治水机构和专业的防治水技术人员；此外，还有部分持证探放水工，约32000名，配有专用探放水钻机10000台。
3.2 晚二叠纪岩溶区
晚二叠纪岩溶区所包含的主要省、市有江西、湖南、重庆、贵州、湖南和云南等，在7163个煤矿中，约6000个煤矿突透水事故频繁，而且存在复杂型地质与极复杂型地质，此类煤矿矿井占全国总矿井数的比例为45.79%。究其原因，主要是此类煤矿存在季节性涌水事故，地表水、底板岩溶裂隙水会对矿井作业构成巨大威胁[3]。据了解，晚二叠纪岩溶区的煤矿正常、最大涌水量分别达48.694万m3/h，地下矿井突水量大，危害严重。在此类煤矿区，约有6000 个煤矿具有专门治水机构和专业治水技术人员，持证探放水工、专用探放水钻机 均满足煤矿安全生产管理要求。
3.3 晚侏罗早白垩纪裂隙区
晚侏罗早白垩纪裂隙区主要以内蒙、辽、吉、黑4省区为代表，在1788个煤矿中，约有1655个矿井对晚侏罗早白垩纪裂隙区的水文地质类型进行了划分。其中，东北辽、吉、黑3省区1000多个煤矿每年产煤量达34389万t，总占比达9.78%。另外，晚侏罗早白垩纪裂隙区还有120多个复杂型与极复杂型煤矿，此类煤矿占全国总数的比例为5.09%。据了解，该区域的煤矿因处于晚侏罗早白垩纪裂隙带，受地质条件影响较为明显，再加上老空水、地表水威胁，矿井地下水害频发。最典型的区域为黑龙江煤矿，老空透水事故多发，在当地季节性降水影响下，矿井区域地表水富集，对地下第四系松散层水的成水条件构成了巨大威胁，正常、最大涌水量可达8.9077万m3/ h。其中，调查结果显示，591个煤矿有专门治水机构和防水人员，1000多个专业持证探放水工保证了煤矿地下矿井在夏季的作业安全。
3.4 早侏罗纪裂隙区
早侏罗纪裂隙区包含了甘肃、新疆和青海3省区。在645个煤矿中，约有583个矿井核定生产能力可152268.6万t/ a，占比6.4%。其中，复杂型与极复杂型煤矿占全国煤矿总数的比例为1.5%。从区域气候特征来看，早侏罗纪裂隙区地处干旱、半干旱区，缺水严重，地下礦井水害不太明显。但调查了解到，部分煤矿依然存在老空水和地表洪流充水等严重的突发性水害问题。因该区域自然环境恶劣，煤炭资源埋藏煤层厚度大，埋深较浅，因此，保水与节水成为早侏罗纪裂隙区煤炭工矿企业可持续发展的重要任务。此外，从煤矿安全生产情况来看，该区域矿井正常涌水量高达3.508万m3/ h，该区各煤矿均成立了防治水机构，以此应对突发性煤矿矿井涌水与突水事故。
4 结语
综上所述，自从新《环境保护法》实施以来，我国环保部门加大了对煤矿企业的监管力度，并取得了明显的环保效果[4]。在此背景下，本文根据我国不同煤矿成煤期和水文地质特征，结合详细调查分析结果，将全国煤矿区分为华北、华南、东北、西北、西南和台湾几大主要的水害区，并根据相关水害程度本文将这几大区域分为石炭二叠纪岩溶—裂隙区、晚二叠纪岩溶区、晚侏罗早白垩纪裂隙区及早侏罗纪裂隙区。通过对不同地区复杂性和极复杂性两种类型的水文地质类型进行分析，研究结果表明，以上四类矿井区水文地质灾害和特征各不相同，因此各工矿企业要配备足够的备用排水设施，促进地表水排放，同时还要做好积极应对突发强降雨天气影响的工作，尽可能防止降雨淹井，做到停产撤人，展开严格的安全隐患排查工作，实现地下矿井作业有效、有序、安全与可持续。
【参考文献】
【1】陈雷.我国煤矿水文地质类型划分及特征分析[J].低碳世界，2017（05）：75-76.
【2】郑煜.矿床水文地质勘查类型划分分析[J].山西建筑，2014（26）：85-86.
【3】王万金.矿区水文地质类型划分与特征分析[J].世界有色金属，2017（09）：137-138.
【4】刘岩磊，张雪娟，罗丽.中国煤矿水文地质类型划分与特征分析[J].工程技术研究，2017（07）：255-256.
【摘 要】为了积极贯现阶段我国及我企业实施的《煤矿安全规程》文件精神，论文结合系统分析法，对全国多个省（区、市）的煤矿水文地质情况进行了总体分析，并结合不同地质特点，总结了各地区水文地质类型及相关特征，从而为我国煤矿企业防范、处置井下涌水问题及相关矿井事故提供了安全保障。
【Abstract】 In order to actively carry out the file spirit of "Coal Mine Safety Regulation" implemented in present stage of our country and the enterprise， in this paper， combined with system analysis method， paper analyzes the coal mine hydrogeological condition of various provinces， autonomous regions and municipalities， and combining with different geological characteristics， summarizes the hydrogeology types and related characteristics of all regions， so as to provide security assurance for prevention and treatment of mine water gushing problems of coal mining enterprises in China and related mine accident.
【关键词】煤矿；水文地质；类型；特征
【Keywords】 coal； hydrological geology； type； characteristics
【中图分类号】TD741 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）09-0143-02
1 引言
2011年3月1日起，我国《煤矿安全规程》正式实施，从而为全国矿井治水技术发展及安全管理提供了制度标准，由此使我国煤矿企业进入了转型发展期[1]。基于此，为了全面掌握全国煤矿水害特点及现况，进一步加强煤矿井下治水管理工作，我公司煤矿安全监察组组织开展了以省、市、区三级区域为单位的全国煤矿水文地质类型划分及统计、调研工作。据统计，截至2017年6月底，在全国上报的一万多家煤矿企业中，大约有96.45%以上的煤矿企业开展了矿井水文地质类型划分工作。其中，具有极复杂型、复杂型、中等型及简单性水文地质条件的煤矿企业分别所占比例为0.68%、7.19%、36.00%和56.13%。
2 中国煤矿水文地质类型划分
据调查统计结果显示，在开展了水文地质类型划分的部分省、市中，主要存在两种特殊的煤矿水文地质类型，分别是复杂型和极复杂型煤矿，这些煤矿总数目前已达1000多个，其分布区域主要为山西、山东、河南、陕西、四川、贵州等，所占比例为76.90%。因上述区域都属于煤矿重、特大突（透）水事故多发区，因此已被国家列入全国重点安全监管对象。
根据上述分类结果，本文分别从矿井涌水量、富水系数两方面就分类情况进行详细阐述：
第一，从矿井重、特大突（透）、涌水量特征情况来看，近6年来，我国煤矿每年在重、特大突（透）、涌水事故中总排水量达75.18亿m3。其中，河南、内蒙古、黑龙江、山西、山东、河北、四川、湖南以及云、贵、陕等多个区域的煤矿排水量每年均在2.63亿m3以上，占总排水量的比例为87.63%。而调查结果显示，排水量最大的地区，正常涌水量均保持在1000m3/h左右，此类矿井主要分布在河南、河北、山东、内蒙古、陕西、山西、黑龙江和重庆；此外，在我国辽宁、安徽、江西、江苏和四川也有分布。在上述企业中，陕西锦界煤矿地下涌水量最大，达 5000m3/ h；河南马庄煤矿最大涌水量也达5600m3/h。据了解，此类煤矿受季节性降雨影响严重，每年最大涌水量是正常涌水量的3倍之多，如重慶、广西等地，受夏季强降雨影响，正常涌水量和最大涌水量相差较大。由此表明，大气降水与地表水的富集，会加快地下水系统循环，从而会使地下水环境生态系统中的含水量不断增加，由此导致在地下煤矿资源开采时会引发严重的涌水事故。所以，对于此类矿井区，要配备足够的备用排水设施，加快地表水排放，积极应对突发强降雨天气，以免强降雨导致淹井，比如在极端暴雨洪水环境，要立即停产撤人，并展开严格的安全隐患排查，杜绝一切安全事故。
第二，从矿井富水系数来看，全国煤矿平均富水系数基本保持在2.6m左右，即每生产1t煤排水量为2.6m3。在全国各大煤矿区，富水系数平均值保持在5.0m左右的地区为广西、江西、福建、湖南和四川等地。
3 中国煤矿水文地质特征分析
3.1 石炭二叠纪岩溶—裂隙区
石炭二叠纪岩溶—裂隙区包括的主要城市或省份有北京、山西、江苏、河南、山东与陕西等[2]。上述几大区域年产煤量约为300000万t/ a，占比69%。 其中，这几大主要产煤区煤矿数约为4000个，有3250个煤矿进行了地下水文地质类型划分。据划分结果显示，复杂、极复杂的煤矿数总比为38.62%。石炭二叠纪岩溶—裂隙区经常存在的煤矿水害问题为矿井排水、煤层底板岩溶裂隙突水。在该区域分布的所有煤矿中，正常煤层底板岩溶裂隙突水量达29.759万m3/h，最大煤层底板岩溶裂隙突水量达46.931万m3/h，仅次于我国晚二叠纪岩溶区。在安全事故防范、处置和应对方面，该区内有2435座煤矿配有治水机构和专业的防治水技术人员；此外，还有部分持证探放水工，约32000名，配有专用探放水钻机10000台。
3.2 晚二叠纪岩溶区
晚二叠纪岩溶区所包含的主要省、市有江西、湖南、重庆、贵州、湖南和云南等，在7163个煤矿中，约6000个煤矿突透水事故频繁，而且存在复杂型地质与极复杂型地质，此类煤矿矿井占全国总矿井数的比例为45.79%。究其原因，主要是此类煤矿存在季节性涌水事故，地表水、底板岩溶裂隙水会对矿井作业构成巨大威胁[3]。据了解，晚二叠纪岩溶区的煤矿正常、最大涌水量分别达48.694万m3/h，地下矿井突水量大，危害严重。在此类煤矿区，约有6000 个煤矿具有专门治水机构和专业治水技术人员，持证探放水工、专用探放水钻机 均满足煤矿安全生产管理要求。
3.3 晚侏罗早白垩纪裂隙区
晚侏罗早白垩纪裂隙区主要以内蒙、辽、吉、黑4省区为代表，在1788个煤矿中，约有1655个矿井对晚侏罗早白垩纪裂隙区的水文地质类型进行了划分。其中，东北辽、吉、黑3省区1000多个煤矿每年产煤量达34389万t，总占比达9.78%。另外，晚侏罗早白垩纪裂隙区还有120多个复杂型与极复杂型煤矿，此类煤矿占全国总数的比例为5.09%。据了解，该区域的煤矿因处于晚侏罗早白垩纪裂隙带，受地质条件影响较为明显，再加上老空水、地表水威胁，矿井地下水害频发。最典型的区域为黑龙江煤矿，老空透水事故多发，在当地季节性降水影响下，矿井区域地表水富集，对地下第四系松散层水的成水条件构成了巨大威胁，正常、最大涌水量可达8.9077万m3/ h。其中，调查结果显示，591个煤矿有专门治水机构和防水人员，1000多个专业持证探放水工保证了煤矿地下矿井在夏季的作业安全。
3.4 早侏罗纪裂隙区
早侏罗纪裂隙区包含了甘肃、新疆和青海3省区。在645个煤矿中，约有583个矿井核定生产能力可152268.6万t/ a，占比6.4%。其中，复杂型与极复杂型煤矿占全国煤矿总数的比例为1.5%。从区域气候特征来看，早侏罗纪裂隙区地处干旱、半干旱区，缺水严重，地下礦井水害不太明显。但调查了解到，部分煤矿依然存在老空水和地表洪流充水等严重的突发性水害问题。因该区域自然环境恶劣，煤炭资源埋藏煤层厚度大，埋深较浅，因此，保水与节水成为早侏罗纪裂隙区煤炭工矿企业可持续发展的重要任务。此外，从煤矿安全生产情况来看，该区域矿井正常涌水量高达3.508万m3/ h，该区各煤矿均成立了防治水机构，以此应对突发性煤矿矿井涌水与突水事故。
4 结语
综上所述，自从新《环境保护法》实施以来，我国环保部门加大了对煤矿企业的监管力度，并取得了明显的环保效果[4]。在此背景下，本文根据我国不同煤矿成煤期和水文地质特征，结合详细调查分析结果，将全国煤矿区分为华北、华南、东北、西北、西南和台湾几大主要的水害区，并根据相关水害程度本文将这几大区域分为石炭二叠纪岩溶—裂隙区、晚二叠纪岩溶区、晚侏罗早白垩纪裂隙区及早侏罗纪裂隙区。通过对不同地区复杂性和极复杂性两种类型的水文地质类型进行分析，研究结果表明，以上四类矿井区水文地质灾害和特征各不相同，因此各工矿企业要配备足够的备用排水设施，促进地表水排放，同时还要做好积极应对突发强降雨天气影响的工作，尽可能防止降雨淹井，做到停产撤人，展开严格的安全隐患排查工作，实现地下矿井作业有效、有序、安全与可持续。
【参考文献】
【1】陈雷.我国煤矿水文地质类型划分及特征分析[J].低碳世界，2017（05）：75-76.
【2】郑煜.矿床水文地质勘查类型划分分析[J].山西建筑，2014（26）：85-86.
【3】王万金.矿区水文地质类型划分与特征分析[J].世界有色金属，2017（09）：137-138.
【4】刘岩磊，张雪娟，罗丽.中国煤矿水文地质类型划分与特征分析[J].工程技术研究，2017（07）：255-256.
