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煤矿矿井水文地质类型分析

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摘要:本文对香山煤矿地层、地质构造、分析地下水补给与径流条件,水位、水量动态变化特征及其规律,依据煤矿采掘对含水层的破坏程度、矿井周边老空水分布状况、矿井涌水量;矿井防治水难易程度等方面对矿井水文地质类型进行综合评定。

关键词:地质构造;含水层;矿井涌水量

1地表概况

香山矿井田位于平顶山矿区的西南缘,属剥蚀残余丘陵地貌单元。井田北及东北部为三叠系刘家沟组组成的红石山、蜘蛛山、香山、莲花盆等丘陵山体,山体呈北西~南东向展布,山脊标高+227.3~+320.4m;山体南坡为褶裙状坡洪积层及二叠系平顶山砂岩组成的艾山,弹花锤等剥蚀残丘,标高+245.6~+130.0m;南北向冲沟较为发育,沟深2.0~3.5m。井田南缘为寒武系灰岩组成北西~南东向展布的剥蚀残丘(青石山)和垄岗,标高+110.0~+176.1m;井田南中部为剥蚀残丘,垄岗与坡洪积层之间由冲洪积层组成的北西~南东向槽形谷地,标高+110.0~+140.0m,地势较平坦。相对高差约210m。

2含煤地层

香山矿井田位于平顶山矿区西南部,李口向斜西南翼,主体构造为浅部陡、深部缓的单斜构造。由于受北东向挤压应力影响,在井田西南的浅部形成紧密褶皱带,地层倾角最大高达67°,局部出现直立甚至倒转,向深部逐渐变缓,至二1煤层底板-400m标高倾角22°。井田断裂构造较简单,较大断层仅1条,即凤凰岭逆断层。该断层位于井田西部,走向近南北,倾向西,倾角37°,落差55m。井田由59-4、59-6和58’-1孔控制。58’-1孔在孔深313.00m见L8灰岩后岩芯破碎,在孔深347.85m和367.33m两次见L8;59-4孔在355.13m穿过太原组后,至447.80m出现寒武系灰岩,以下又重复出现太原组灰岩和一5煤层;59-6孔在孔深83.34m见四2煤层后至629.74m终孔尚未见到己组。

3区域水文地质

井田范围内无天然河流和水库,仅在井田北部有一些南北向季节性水流冲沟,地表排泄条件良好;在井田南部,沿寒武系露头北侧有一条排水沟,矿井排水及雨季地表水沿排水沟由东向西至余官营附近注入湛河。依据地层岩性、含水层充水空间和地下水类型,将本矿区含水层归并为四大含水岩组,即松散岩类孔隙含水岩组、碎屑岩类裂隙含水岩组、碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙含水岩组、碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组。

4水力性质

矿井目前开采的五、四、二煤层,对矿井直接充水有影响的含水层,主要为煤层顶板砂岩裂隙水,以及二煤组煤层底板石炭系太原组与寒武系灰岩岩溶裂隙水。井田各煤层顶板砂岩裂隙水,由于受含水层厚度、赋存特征及其裂隙发育程度的制约,均以弱含水为主,除在煤层埋藏的浅部基岩风化带,通过第四系间接受大气降水的微弱补给外,在井田区内基本不受其他水源的补给。加之煤层顶板砂岩含水层,虽层数多,但单层厚度小,岩相变化大,含水层间均有砂质泥岩隔水层,在横向与垂向上,水力联系较差。矿井排水以消耗裂隙中的静态水为主。其次为煤层底板灰岩岩溶裂隙地下水,由于受赋存条件、构造条件的影响,灰岩地下水富水性、补给与径流及水位具有明显的分区、分带性,总体变化趋势,随埋藏深度的增加而呈逐渐减弱趋势。由于石炭系太原组和寒武系灰岩埋藏的浅部及其露头分布区,由于受构造与风化裂隙,地表水与地下水活动的影响,岩溶裂隙十分发育,不仅具有良好的富水性,而且横向与垂向上相互间有密切的水力联系,致使石炭系太原组下段灰岩与寒武系灰岩岩构成统一的含水体,水位标高基本一致,且由于受大气降水与地表水补给影响,水位季节性变化较大。

5评定指标类别

(1)受采掘影响的含水层及水体补给条件 : 

二1煤层顶板砂岩裂隙含水层,单位涌水量0.00141~0.00158L/(s.m),属简单型;二1煤层底板直接充水含水层石炭系太原组灰岩,单位涌水量0.00003L/s•m,具有随着深度的增加,富水性逐渐减弱的变化趋势,目前生产的井田深部为简单类型;二1煤层底板间接充水含水层寒武系灰岩,具有随埋藏深度的增加,富水性性逐渐减弱的变化规律,目前生产区位于井田深部,单位涌水量0.00003~0.00158L/(s.m),综合二煤组受采掘影响的含水层及水体补给条件属简单型。

(2)矿井及周边老空水的分布状况 :

本矿与小煤矿及十一矿老空区积水位置、积水范围与积水量清楚,属中等类型。

(3)矿井涌水量   

近几年矿井平均和最大值分别为90.3m3/h和173.3m3/h。应属简单类型。

(4)突水量   

矿井生产期间,底板灰岩水最大突水量150m3/h,老空水突水3次,最大突水量180 m3/h,属中等类型。

(5)矿井开采受水害影响程度   

矿井目前开采的井田深部,煤层顶板砂岩裂隙水及二1煤层底板石炭系灰岩水,均为弱富水性,局部出现涌突水现象,但水量在可控制范围以内,在巷道与工作面排水设施完备的情况下,对矿井安全正常生产构不成危害。本矿回采结束的工作面老空水,位置、范围和积水量清楚,采取超前探放措施可确保安全正常生产。废弃小窑采空区,主要位于井田浅部,除采取放水措施外,由泄水巷截流排水,可排除对矿井直接构成充水危害。综合评价矿井开采受水害影响程度为中等类型。

(6)防治水工作的难易程度   

由于矿井目前充水水源、位置、水量已基本清楚,现配置的防治水设施与排水能力可满足目前和后续生产涌水量的要求。防治水工程,一是加大巷道与工作面排水设施与能力措施,以防顶板砂岩局部富水区对矿井充水的影响;二是,在预测有积水的工作面,采取超前探放水措施;三是对井下水位观测孔进行维护;四是继续利用泄水巷排水,以防大气降水和小煤矿老空水对生产区的危害。防治措施技术可行、经济合理、效果显著及安全可靠,应为中等类型。

依照《煤矿防治水规定》水文地质类型划分标准及就高不就低的原则,香山矿水文地质类型综合评价为中等类型。在矿井生产过程中应进一步加强防治水队伍建设,以及防治水工作的日常管理与地质与水文地质资料的归纳与分析,以便为矿井水的防治提供切实可靠的依据。

参考文献:

[1]煤矿防治水规定[S].

作者:李英奇 单位:平顶山天安煤业香山矿有限公司地质测量科

煤矿矿井水文地质类型分析责任编辑:张雨    阅读:人次