我国内蒙、陕西、宁夏、甘肃等西部黄土高原地区地表冲沟众多，矿区煤层埋深浅、煤层厚度大，采动裂缝在冲沟处波及地表的现象比较普遍，当有较大的大气降水时，洪水汇入冲沟可通过采动裂缝溃入矿井形成水患，以往对该类水患的预测和评价尚无较好的方法。如鄂尔多斯规定需将地表采动裂缝进行填埋，以防水害。但填埋法不仅工程量大，费用高，而且有些冲沟难以进行有效填埋作业。针对这类水害，在内蒙准格尔旗罐子沟煤矿6102工作面上方煤家沟，通过实测大气降水后冲沟积水量、雨水入渗深度、雨后土坡变化，采矿裂缝特征，结合专门渗溃试验和大气降水资料，评价了煤家沟向6102工作面溃水、溃砂的可能性，预计了工作面涌水量，提出了防治措施。从而形成了实测与试验相结合的评价和预防冲沟突水的新方法。在我国西部矿区有广泛的推广应用前景。

　　6102工作面覆岩破坏高度预计

　　罐子沟煤矿6102工作面面长187m，走向长690m。6煤厚度10.02～22.6m，平均15.45m，倾角4°，采用综合机械化放顶煤技术，采3m放8.5m，采高11.5m。且煤家沟也位于工作面上方地表，根据附近水1钻孔资料，工作面埋深为87.2m～158m，其中，第四、三系黄土的厚度为29.2m。属于浅埋特厚煤层综放开采。6号煤层覆岩范围内，砂岩所占比例较大，约占75.4%～91％，平均83.7%。泥岩所占比例较小，占9.0％～24.6％，平均约占16.3％。煤层顶板属于中硬～坚硬覆岩类型。根据兴隆庄煤矿和下沟煤矿观测结果，采用经验类比法，预计罐子沟矿裂高采厚比为11.15。6102工作面按采放高度11.5 m，则导水裂缝带高度为128.23m。预测导水裂缝带在煤家沟附近将直接波及地表。

　　大气降水对土的性质及溃砂的影响

　　土的物理、力学性质直接影响发生溃砂事故的难易程度。我国西部黄土高原正常为干土，流动差，采动裂缝波及土层后不易向井下溃砂。下雨后湿土的性质与干土有明显差异。

　　大气降水后湿白土的饱和度为31%~63.5%，红土的饱和度为68.5%~69.6%，均为非饱和湿土；白土原始饱和度为4.3%~6.5%，为非饱和干土。分析认为白土比红土渗透系数大，水份较易渗流或蒸发成为非饱和土，而红土渗透系数小，保存水份的能力较强。

　　干土的凝聚力是饱和湿土的4.54倍；摩擦角为1.83倍。由于干土强度高，呈块状，因此可使冲沟边坡十分陡峭。

　　渗溃性试验成果白土（第四系）渗溃孔径为5mm时，没有出现破坏，只有水流出；但当渗溃孔径增加到6mm时，流速增高，8分钟破坏。表明6mm为渗溃破坏临界孔径。饱和白土属较易渗溃的砂土。

　　红土（第三系）渗溃孔径为6.5mm时，土样不出现渗溃破坏，属难发生渗溃的土。由于基岩上面覆盖为红土，再上面为白土，因此煤家沟新生界砂土为难发生渗溃的结构。

　　大气降水入渗对工作面溃砂的影响

　　本区降雨量多集中在7、8、9三个月，占年降水量的70%左右，年均降水量为231～459.5mm，年总蒸发量为降水量的5～8倍。由大气降水量较少而蒸发量大，因此日常情况地表黄土呈干块状。大气降水后部分会入渗到黄土中，形成湿黄土，将明显降低黄土强度，改变其性质。2008年8月30日雨后（降水量21.9mm）调查3个典型位置。雨后湿黄土的深度为16～30mm。

　　现场观测发现在坡度较小的地方，大气降水大部分被干白土吸收,因此,即使采动裂缝波及到地表,大气降水也难以形成水流向井下充水，认为这是前面6101工作面开采后，地表破坏开裂严重，但工作面涌水量没有明显增大的主要原因；另外丰水期水文孔水位波动小，也表明大气降水入渗量小。

　　沟坡特征及其对溃砂的影响

　　通过调查，对沟坡的形态及破坏特征认识如下：

　　西北地区的干黄土与华东地区的饱和湿黄土的性质有很大区别，主要是强度大，呈块状，吸水性强。冲沟的边坡分为上、下两部分，上部分边坡十分陡峭,一般坡度大于50°，罐子沟和煤家沟边坡达到80°以上；下部分为多年冲刷滑落的缓坡，坡度大于30°。由于边坡陡峭，土干为细粉砂土质，易吸水，因此大气降水后缓坡的雨水大部分入渗地下，只在冲沟区域的降水汇集，从而减小了汇水面积，减少了冲沟的汇水量。

　　由于大气降水后入渗深度较浅，边坡壁大部分仍然为干的，因此土的强度较高，下雨后只出现很少量表皮的湿黄土滑落，边坡形态没有明显的改变，没有出现大的滑坡，表明千百年来形成的陡峭边坡是稳定的。调查过程中没在煤家沟和罐子沟边坡发现有泥石流的现象，沟边植被生长较好，表明大气降水对沟坡的破坏影响较轻，不易形成泥石流。

　　相邻的6101工作面采后地表出现剧烈的变形与开裂。由照片可见裂缝为宽带状，裂缝两侧形成落差较大的台阶；裂缝中由黄土块及碎屑充填。裂缝边坡十分陡峭，裂缝平面面积较小。裂缝面积小导致大气降水后进入裂缝的水量较少，绝大多数块状黄土则吸水后仍然存在干土内核而无流动性，粉状黄土吸水未达到饱和也不形成流土。由此可见，采动裂缝只要不在沟底就无洪水大量灌入，大气降水难以大面积改变沟坡形态，也难以产生大量泥石流沿采动裂缝进入井下。

　　煤家沟对6102工作面充水量预测

　　大气降水部分被土吸收，也有部分汇到冲沟形成洪水。在煤家沟口出口（6102工作面开切眼上方地表）有一个土坝，成为天然的观测煤家沟积水及流量的围堰。在没有大气降水时，坝前的煤家沟无积水。8月29日下雨后坝前煤家沟出现了积水（照片3），从而为测量煤家沟水流流量提供了良好条件。

　　该区域丰水期单日最大降水量31.3mm，较观测日的降水量增大1.43倍，预计最大洪水流量为40m3/h*1.43=57.3m3/h。积水体积1139 m3。由此预计，大气降雨后，煤家沟积水量较小，向6102工作面的充水量为57.3m3/h，属小型出水。

　　工作面溃水危险性评价及防治对策

　　该水进入井下后对6102工作面的影响可分为2种情况:

　　当6102工作面已经开采一段时间，距煤家沟较远（距离大于100m）。由于工作面为仰斜开采，水通过卸水巷排至6103工作面排水站排至地表，或进入6101工作面排水站排到井底水仓，不会对生产有不利影响。目前6103工作面增加240m3/h的排水能力，并且6101工作面采空区可蓄水98231 m3，远大于煤家沟汇水量，因此当煤家沟水一旦进入井下后也不会造成淹井、淹面的事故。

　　当6102工作面刚放顶距煤家沟较近（距离小于100m），则地表水进入井下后，可能部分流到工作面，可造成作业条件恶化，但由于平均水量只有57.3m3/h，不会造成淹面事故。为使工作面顺利生产，建议在工作面影响范围外建设临时挡水坝，用水管将积水引出工作面影响区。

　　经过对6102工作面覆岩破坏高度的预计，预计导水裂隙带在煤家沟附近可波及到地表，大气降水形成的煤家沟洪水可能会成为井下涌水的直接水源。但根据土工试验及雨后现场观测，上覆砂土渗溃性差，大气降水难以大面积改变沟坡形态。根据煤家沟黄土的工程特性和气候条件，工作面开采前如果没有大量地表积水，并且安排在非汛期投产，大气降水主要是增加工作面和矿井的少量涌水量。矿井和工作面的排水能力大于预计充水量，采空区蓄水量大于煤家沟汇水量，认为出现淹井、淹面水害可能性低，综合评价认为工作面可以安全开采。