矿水文地质特征及充水因素范文

摘要：文章结合水文地质特征，分析矿井充水因素对煤矿安全生产至关重要。分析亚辰矿的充水水源、充水通道，指出矿井的主要水害为地表水、采空积水、奥灰水，为矿井水害防治提供依据。

关键词：充水因素；水害防治；措施

亚辰矿位于离石市区西北约15km处的坪头乡樊包头村以西，行政区划属坪头乡管辖。地理坐标：东经110°57′18″-110°58′16″，北纬37°41′38″-37°42′43″，面积21.4921km。从区域水文地质角度考虑，本井田位于柳林泉域西部岩溶水径流-滞流区，地下水由北而南流过。本文结合矿井水文地质特征，重点分析了矿井的充水因素，为矿井水害防治提供技术资料。

1矿井水文地质特征

1.1主要含水层井田内主要含水层为奥陶系灰岩岩溶裂隙含水岩组、石炭系太原组石灰岩岩溶裂隙含水岩组、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水岩组、二叠系石盒子组砂岩裂隙含水岩组、第四系松散岩类孔隙含水岩组。

1.1.1奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层埋藏于井田深部，地层厚度大，分布广泛，溶洞和裂隙发育，具有良好的含水空间，富水性强，水量大，水质较好，是井田主要含水层，距井田西部边界约2000m的三交详查63号钻孔峰峰组和上马家沟组混合抽水资料，奥灰水位标高为+804.26m，单位涌水量0.109-0.94L/s•m，渗透系数0.46-0.59m/d，水位标高779.34-804.26m。根据简易抽放水试验资料，上马家沟组富水性强于峰峰组。奥灰水质变化大，在浅埋区地下水交替强烈，溶滤作用强，水质类型多为HCO•SO-Ca•Mg型，矿化度0.48-1.15g/L，硬度为3421.59-37.48度。在中深埋区，水质类型为Cl•SO-4Na•Ca型，矿化度为1.51-3.50g/L，硬度为27.15-73.08度。在深埋区地下水运动缓慢，如63号孔，水质类型为Cl-Na•Ca型，矿化度为3.06g/L，硬度为83.93度。

1.1.2石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层本组由L-L等5层灰岩组成，总厚20m左右。由岩芯所见15及简易水文资料表明，本组灰岩在北部岩溶裂隙不发育，在南部地段岩溶裂隙发育，遇本层时大量涌水或漏水。据148勘查院在井田内施工的ZK2水文钻孔抽水试验资料，单位涌水量0.0074L/s•m，渗透系数0.025m/d，水位标高+751.41m，富水性较弱。由此可见，本组富水在平面上不均衡。水质类型为HCO•Cl-Na型，矿化度0.671g/L，硬度37.05度，具有HS的气味。主要为软的微咸水。21.1.3二叠系下统山西组砂岩裂隙含水组主要由K及S-S等砂岩层组成，岩性为细—粗粒砂岩，348岩性和厚度变化均较大。据ZK-2水文孔山西组及下石盒子组混合抽水试验资料，单位涌水量0.0019L/s•m，渗透系数0.025m/d，水位标高+812.44m。富水性弱，砂岩稳定性差，富水性很弱。

1.1.4二叠系上、下石盒子组砂岩裂隙含水层组据详查资料，上石盒子组与下石盒子组混合的抽放水试验，单位涌水量0.005-0.12L/s•m，渗透系数0.003-0.51m/d，水位标高+754.20-+913.50m，富水性弱。

1.1.5第四系松散岩类孔隙含水层井田内松散岩类中，第四系上更新统黄土，含水层连续性差，基本不含水，补给条件也不好，富水性弱。

1.2主要隔水层

1.2.19号煤层至奥灰顶界面之间的隔水层段奥陶系顶界面到9号煤层底板间厚60m左右，其中本溪组地层厚30m左右，岩性主要由粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、铝质泥岩、石灰岩组成，平行不整合于峰峰组之上。底部主要为山西式铁矿，厚度不稳定，以黄铁矿为主；下部铝质泥岩较稳定；中、上部为泥岩、砂质泥岩及浅海相薄层石灰岩1-3层，具有较好的隔水作用。尤其本溪组下段铝土与铝土质泥岩稳定存在，其厚度稳定，可以作为很好的疏水降压层。

1.2.25号煤至8号煤之间的隔水层5号煤层底部与8号煤相距50m左右，主要由较厚的泥质岩石和裂隙、岩溶不发育的砂岩、灰岩组成，均可视作隔水层，且目前矿井开采中仅发现3条小断层，最大落差仅为1.5m，含水层组基本上是独立的，互不沟通，其水位都有明显差别，可以说明隔水层起到隔水作用。

2充水因素分析

2.1充水水源

2.1.1大气降水及地表水本井田无常年性地表水体，雨季时，井田内沟谷中有短暂洪流排泄，地表水主要通过基岩裂隙及松散沉积物孔隙渗入井下，在岩石裂隙相互沟通的情况下进入巷道，而孔隙水、地表水都来自大气降水。因此，大气降水是矿井水的主要补给来源。亚辰煤业井田内的3个井口都布置在不受洪水影响的较高处，即主斜井井口标高+898.6m，副立井井口标高+900.1m，风井井口标高+913.1m，各井口标高均高于历年最高洪水位线。在不发生特大洪水的情况下，不存在洪水灌井的隐患，但仍应加强地表裂缝的巡查工作。

2.1.2采空区积水井田现开采8、9号煤层，上覆5号煤层开采时间较长，8号煤层一采区、二采区开采时已对上部5号煤层采空区积水进行了疏放。据矿方资料,8号煤层采空区积水有3处，积23水面积约12216m，积水量约2699m。9号煤层开采时间较短，暂时无积水。积水量及积水面积清楚，由于亚辰煤业开采8、9号煤层产生的导水裂缝带沟通了上部采空区，因此采空区积水是矿井充水的主要来源，若对采空区积水疏放不及时，将发生淹井的严重后果。东南部相邻矿井锦瑞煤业煤层底板标高高于本矿，该矿5号煤层全部采空，有采空区积水，8号煤层也有大面积采空区，采空区存在积水。和亚辰煤业28201工作面相邻的锦瑞煤3业边界处8号煤层存在巷道积水，预计积水量55600m。目前亚辰煤业已在靠近锦瑞煤业的28201工作面处疏放了积水约35万m，但矿井在生产中，特别是开采到东、南部边界时仍应加强监控，查清锦瑞煤业与本矿的连通情况，采取留设煤柱、疏放水等相应的措施防止老空水突水。

2.1.3煤系围岩含水层水煤系围岩中影响采掘生产的山西组砂岩含水层与太原组灰岩含水层均为弱含水层，含水量小，掘进时会有淋水现象，采后赋存于采空区内，形成采空区积水。但矿井排水对煤系围岩含水层水起到一种人为的疏降作用。因此，含水层水不会对矿井开采造成大的威胁。

2.1.4煤层底板奥灰岩溶水奥灰岩溶水是煤系地层下伏的主要含水层，矿区内奥灰水位标高+793m左右，除5号煤层南部个别区域外，各煤层标高均处于奥灰岩溶水位之下。5、8、9号煤层存在带压开采。根据突水系数计算，5、8、9号煤层带压区突水系数均小于0.1MPa/m，带压开采相对安全，但在构造部位应采取防范措施，同时区内可能存在隐伏的导水陷落柱或断层，对煤层开采影响较大。因此，奥灰岩溶水是本矿水害的主要防治对象。

2.2充水通道

2.2.1构造井田内巷道及工作面揭露3条小断层，最大落差仅为1.5m。未发现陷落柱及其它地质构造。井田内主采煤层大部分位于奥灰水位之下，一旦遇到隐伏导水构造，将会形成导水通道，地下水将沿导水通道侵入煤系地层和矿井。因此应做好隐伏构造的超前探测工作，并注意矿井涌水量的变化，防止水害事故发生。

2.2.2煤层顶板采动导水裂缝带根据《煤矿防治水规定》引用的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中开采煤层时的导水裂缝带高度计算公式。煤层导水裂缝带最大高度29.39m，正常情况下不能导通至地表。但在煤层埋藏较浅区域，基岩风化裂隙发育，5号煤层导水裂缝与基岩风化裂隙组合，可导致地表水或大气降水进入矿井。8号煤层导水裂缝带高度65.07m，大于5、8号煤层间距50m，9号煤层导水裂缝带高度54.14m，大于8、9号煤层间距8.67m，故开采8、9号煤层时顶板发生的导水裂缝带会达到上覆采空区积水，采空积水通过冒落裂缝带涌入工作面，对下伏煤层开采带来严重影响。故开采8、9号煤层时应探放上覆5、8号煤层的采空区积水。

2.2.3底板突水据井田内及周边地区观测钻孔水位情况，目前峰峰组奥灰水位标高在+793m左右。井田内除5号煤层南部个别区域外，各煤层标高均处于奥灰岩溶水位之下。5、8、9号煤层存在带压开采。各煤层带压区突水系数分别为：5号煤为0-0.016MPa/m、8号煤为0.014-0.026MPa/m、9号煤为0.017-0.031MPa/m。5、8、9号煤层带压区域突水系数都小于0.1MPa/m。因此本矿井带压开采相对安全，但在构造薄弱部位，可能存在奥灰突水的可能。本矿井5号煤已采完，8、9号煤层有大量工程控制，一般不会发育有大断层。但从区域资料分析，不排除本井田存在陷落柱的可能性。故在带压区开采时，应做好构造的探测工作。

2.2.4封闭不良钻孔目前井田内ZK-2号水文孔封孔质量较差，存在含水层上下导通造成突水的危险，结合矿方生产实践，解决措施是留设60m煤柱，并准备充足的排水能力，同时进一步加强井下探测与预报，以保障安全生产。3结语据矿井水文地质特征及充水因素分析，矿井主要水害为地表水、采空区积水及奥灰水。未来开采中应做好水害的防治工作，完善矿井防治水措施，以确保矿井安全生产。

参考文献：

[1]国家煤矿安全监察局编.煤矿防治水规定释义[M].中国矿业大学出版社,2009.12.24～26.

[2]房佩贤,卫中鼎,廖资生.专门水文地质学[M].北京:地质出版社,1996.

作者：韩叙 单位：山西省煤炭地质水文勘查研究院