4. 采空区积水探查资料收集与采掘工程分析

采空区积水探查不是从打钻开始的,而是从“翻资料”开始的。一个采空区积了多少水、水在哪里、隔水煤柱还剩多厚、老巷是否连通,这些问题的答案往往已经部分存在于矿井既有资料中。资料收集与采掘工程分析的任务,就是把分散在地质、测量、通风、生产、调度等不同部门的信息,归拢到同一张采掘工程平面图上,形成对积水空间位置和补给关系的初步判断,为后续物探、钻探布置提供靶区。资料不全或分析不到位,后续探查就容易“打偏、打浅、打空”。

一、四类基础资料及其用途

地质与水文地质资料是判断“水从哪来、能积多少”的基础。重点收集:含隔水层柱状及岩性组合、煤层顶底板岩性、含水层水位与富水性、断层与陷落柱分布、钻孔封孔质量、矿井涌水量观测台账。其中隔水层厚度和连续性决定采空区是否具备储水条件,含水层水位与采空区标高的高差决定积水是否存在承压补给。实际工作中应把含水层水位换算为绝对标高,与采空区底板标高对比,水位高于采空区底板即有补给可能。

采掘工程平面图是全部资料的“底图”。需要收集最新版采掘工程平面图、井上下对照图、煤层底板等高线图、通风系统图和采空区密闭台账。图上应能读出:各工作面回采起止时间、推进方向、停采线位置、巷道标高、密闭墙位置与编号、相邻工作面间的煤柱尺寸。采空区积水的空间边界,本质上由停采线、两巷和密闭墙共同圈定,因此停采线位置和密闭墙编号必须准确落到图上。

老窑与废弃巷道资料是探查中最容易被忽视、也最容易出事故的部分。小窑开采范围、越界巷道、废弃井筒、老空巷的走向和标高,往往没有完整测量记录,需要结合历史图纸、老工人回忆、地面塌陷坑和物探异常综合圈定。对资料缺失区域,应按“未知区”处理,不能默认无巷道。

历史水情记录包括:采掘期间涌水量观测、突水点记录、钻孔出水与封孔记录、相邻矿井透水事故通报、雨季涌水量变化。这类资料能反映采空区是否已充水、充水速度和水源方向。例如某工作面回采期间涌水量由 5 m³/h 逐步升至 30 m³/h,停采后趋于稳定,说明采空区已形成一定积水面并接受补给。

二、资料融合分析的方法

资料融合的核心是“同一坐标、同一标高、同一时间”三统一。具体做法是:以采掘工程平面图为基准,将地质剖面、钻孔柱状、密闭台账、水情记录按坐标和标高叠加;对每一处采空区建立“一处一档”,记录圈定边界、底板标高、密闭墙编号、历史涌水量、邻近含水层水位、周边老巷关系。在此基础上做三项判断:

  • 积水可能性判断:采空区是否封闭、底板是否低于邻近含水层水位、上方是否有含水层或地表水体补给;
  • 积水范围判断:以停采线和两巷为边界,结合底板等高线判断积水可能聚集的低洼段;
  • 连通性判断:通过老巷、密闭墙、断层带判断相邻采空区之间是否水力连通,避免“探一处、漏一片”。
资料矛盾时的处理原则:图纸与台账不一致,以现场实测和最新测量成果为准;历史水情与当前水位不一致,以近期观测为准;老窑资料缺失区域,一律按有巷道、有积水可能对待,先探后掘。

三、资料融合分析示意

下图以一处采空区为例,展示四类资料如何汇聚到采掘工程平面图上,并形成积水靶区判断。图中标高均为示例假设值,仅用于说明分析方法。

采空区积水探查资料融合分析示意 地质与水文地质资料 隔水层·含水层水位·断层 采掘工程平面图 停采线·巷道标高·密闭墙 老窑与废弃巷道资料 越界巷道·老井筒·塌陷坑 历史水情记录 涌水量·突水点·封孔记录 一处一档 同坐标·同标高·同时间 积水可能性 封闭·水位高差·补给 积水范围 停采线·低洼段·等高线 连通性 老巷·密闭墙·断层带 探查靶区 物探线·钻孔位 先探后掘 示例(假设值):某采空区底板标高 −120 m,邻近含水层水位 +35 m,水位高差 155 m;停采线附近底板局部低洼至 −128 m; 东侧密闭墙 M-07 外侧老巷与相邻采空区连通;历史涌水量由 8 m³/h 升至 26 m³/h 后稳定。 判断:具备充水条件,低洼段为积水富集区,东侧存在连通补给,靶区应覆盖低洼段及 M-07 外侧老巷。

四、从资料到靶区的落地做法

资料融合的成果应落到一张“采空区积水探查靶区图”上,并配套一份靶区说明表。表中至少包含:采空区编号、圈定依据(停采线/密闭墙/老巷)、底板最低标高、邻近含水层水位、水位高差、历史最大涌水量、连通性判断、建议探查手段(物探/钻探)与钻孔初设方位。以图中示例为例,底板 −128 m 与水位 +35 m 的高差达 163 m,属于典型的承压充水条件,钻探布置应优先控制低洼段,并在 M-07 外侧老巷方向增设验证孔,防止只探采空区内部而漏掉连通通道。

需要强调的是,资料分析结论只是“靶区假设”,必须由物探和钻探验证。资料分析的价值在于把有限的探查工程量集中到最可能积水的位置,而不是替代现场探查。对资料缺失、矛盾或老窑不清的区域,应在靶区图上明确标注为“低置信度区”,探查时加密测线、增加钻孔,并严格执行“先探后掘、有疑必探”的原则。