新安縣渠里煤礦礦床水文地質(zhì)條件及治水方案初探

摘要：新安縣渠里煤礦是一座年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力21萬噸/年的地方國(guó)有煤礦，礦井1989年建成投產(chǎn)，通過技術(shù)改造，生產(chǎn)能力達(dá)到45萬噸/年。礦區(qū)水文地質(zhì)條件中等，存在突水隱患。如何解決隱患，使生產(chǎn)過程更加安全可靠，成為了擺在廣大科研工作者面前的重要課題。

關(guān)鍵詞：渠里煤礦 地質(zhì)條件 治水方案

1、礦區(qū)自然地理

1.1位置交通

渠里煤礦位于新安縣城北15km的石寺鎮(zhèn)下燈村境內(nèi)，地理坐標(biāo)北緯34°45′，東經(jīng)112°02′。廟石公路從礦區(qū)西北邊界經(jīng)過，并與310國(guó)道和連霍高速公路相連。義煤集團(tuán)新安煤礦鐵路專用線在渠里煤礦設(shè)有裝車站，東南距離洛陽約52km，交通方便。

1.2水系、氣象

本區(qū)屬黃河流域畛河水系。畛河為區(qū)內(nèi)最長(zhǎng)的河流，發(fā)源于曹村鄉(xiāng)西大塬，至狂口附近注入黃河。該河為一季節(jié)性河流，總體由西南流向東北，其流量隨季節(jié)變化較大，一般流量為0.1 m3/s，雨季最大流量428m3/s。

本區(qū)屬暖溫帶大陸性半干旱氣候，四季分明，氣候變化明顯，春季雨少風(fēng)多，夏季旱澇不均，秋季降雨較多，冬季寒冷少雪。年平均氣溫13.84℃，年平均降水量為670.1mm，多集中在每年的7-9月，占全年總降水量的56.1%，降水年際變化大，分布不均。

1.3地形地貌

渠里煤礦位于新安縣西北的低山丘陵區(qū)，溝深坡陡，地形地貌比較復(fù)雜。地勢(shì)呈四周低、中部高，最高點(diǎn)海拔＋631.9m，最低點(diǎn)海拔+315.9 m，相對(duì)高差達(dá)316.0m。

2、礦區(qū)水文地質(zhì)條件

2.1含水層（組）

主要含水層（組）有：奧陶系碳酸鹽巖、太原組上、下段碳酸鹽巖、山西組砂巖、下石河子組砂巖、第四系砂礫巖等。

奧陶系碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層平均厚度63米，有溶洞，裂隙發(fā)育，蓄水條件好，富水性強(qiáng)，會(huì)通過斷裂構(gòu)造和煤層導(dǎo)通，如開采煤層與該含水層構(gòu)通，可能發(fā)生較大的突水事故。

太原組下段灰?guī)r上距煤層27—32米，主要由L1-3灰?guī)r組成，總厚度9—12米。太原組上段灰?guī)r上距煤層10米左右，主要由L7-8灰?guī)r組成，厚度變化較大，平均2米左右。

2.2隔水層（組）

A、太原組底部隔水層由鋁土質(zhì)泥巖或鋁土巖組成，厚度3—25米，平均厚度9米。通常情況下，可阻止奧陶系水與太原組含水層之間的水力聯(lián)系。但在厚度較小或裂隙發(fā)育地帶，將失去隔水作用。

B、二1煤層底板至L7灰?guī)r頂間的硅質(zhì)泥巖、泥巖等。平均厚度10米左右，透水性極差。在低水壓條件下可阻止下部水進(jìn)入礦坑。但受采礦影響時(shí)，可失去隔水作用。

C、下石河子組中下部的大紫泥巖為二1煤層頂板隔水層。該層厚度7.5—13.5米，是一個(gè)良好的隔水層。一般可阻止山西組砂巖與下盒子砂巖水層的水力聯(lián)系，避免工作面回采頂板塌陷后上部含水層水沖入井下。

2.3地下水的補(bǔ)給、逕流與排泄

大氣降水是本區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來源，由于地形、植被、巖層組合等條件變化較大，所以各種巖層下滲條件和補(bǔ)給量均有較大差異。新生界孔隙下滲條件較好，但出露范圍有限，厚度較小，所以補(bǔ)給量不大；寒武—奧陶系灰?guī)r在礦區(qū)北部、西部大面積出露，巖溶裂隙發(fā)育，下滲條件好，補(bǔ)給量豐富，為本區(qū)主要供水含水層；石炭系太原組灰?guī)r含水層，沿礦區(qū)北部二1煤層露頭分布，接受大氣降水與潛水含水層補(bǔ)給；其他含水層受裂隙和埋藏條件限制，下滲條件差。

地下水在露頭區(qū)得到補(bǔ)給后，大部分沿地層走向運(yùn)移，在地形深切處或受斷層阻隔時(shí)，以泉水和溝谷泄流形式排泄于地表；少部分沿地層傾向流行深部，多被礦井疏排和人工開發(fā)。

3、治理工程設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)方案分為三部分：一是開展野外調(diào)查等工作，查清礦區(qū)地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，為具體治理工作打基礎(chǔ)；二是找出地下水強(qiáng)徑流帶，堵截流入我礦礦坑的地下水通道；三是檢驗(yàn)堵水效果。

3.1查清礦區(qū)地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

一、收集已有的地質(zhì)、水文地質(zhì)、氣象資料及礦區(qū)供水、排水和煤礦開采過程所遇到的突水情況等。

二、對(duì)井田范圍及周邊的實(shí)測(cè)井泉點(diǎn)及地表水充水因素、條件進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查。

三、抽水試驗(yàn)：為查清水文地質(zhì)參數(shù)，對(duì)區(qū)內(nèi)的供水井或水文地質(zhì)鉆孔進(jìn)行抽水試驗(yàn)，計(jì)劃做5個(gè)，其中二1煤頂板含水層2個(gè)，底板含水層3個(gè)，抽水穩(wěn)定時(shí)間為8-16小時(shí)。

四、物探：沿地層走向和傾向布置物探測(cè)線，測(cè)點(diǎn)間距10m，測(cè)深預(yù)計(jì)為500-600m，對(duì)整個(gè)井田利用瞬變電磁儀進(jìn)行物探工作，為地下水害治理提供充分依據(jù)。

五、測(cè)量：主要對(duì)鉆孔及主要泉水點(diǎn)的位置及標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量、確定。

六、地下水長(zhǎng)期觀測(cè)：選擇不同含水層的地下出水點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)水位（流量）、水溫、觀測(cè)時(shí)間（包含枯、豐水期）。

3.2治理工程布設(shè)

治理方案布設(shè)，主要圍繞治理礦區(qū)排水危害進(jìn)行。遵循上述原則，本次工作，主要配合礦區(qū)治水工程，采用施工鉆孔，進(jìn)行注漿，堵截地下水進(jìn)入礦井的通道，減少礦井排水量，保護(hù)資源及環(huán)境；預(yù)防突水事故隱患，保護(hù)國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

本次治理方案，主要是探水和堵水工程，位置設(shè)在地下水的強(qiáng)逕流帶上，采用兩頭堵，減少礦井排水量，并對(duì)堵水效果進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)礦井水文地質(zhì)條件，堵水點(diǎn)設(shè)在斷層與礦區(qū)邊界的交匯處。

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造分析，渠里井田主要斷層有三條：一為井田西北部F58斷層，二為井田下部的F6斷層，三為井田東北部的F3斷層。此三斷層應(yīng)為渠里井田的主要地下水通道。

首先對(duì)斷層進(jìn)行注漿堵水，依次治理F6、F3斷層和F58斷層。對(duì)F6斷層的堵水截流工程，堵水點(diǎn)位置布設(shè)3處，每處計(jì)劃打2個(gè)注漿鉆孔，累計(jì)鉆探進(jìn)尺3360m。具體位置，根據(jù)以往工作成果，結(jié)合本次水文地質(zhì)調(diào)查及物探成果進(jìn)行布設(shè)。依據(jù)礦區(qū)地層結(jié)構(gòu)情況，堵水點(diǎn)位置暫定為：一、F6正斷層與井田下部邊界的交匯地點(diǎn)。二、F6正斷層的上、下盤。

注漿材料采用水泥漿、水泥沙漿，或根據(jù)裂隙大小配以6mm石子等骨料。漿液的濃度采取先稀后稠的原則，擴(kuò)大滲透范圍，目的是提高堵水效果。

3.3治理效果檢驗(yàn)

一、配合3處堵水點(diǎn)打檢驗(yàn)孔2個(gè)，預(yù)計(jì)鉆探進(jìn)尺1120米，觀測(cè)堵水前后地下水位變化，若堵水后水位下降，說明治理有效果；若水位下降很快，則說明效果很大。

二、觀測(cè)礦井涌水量變化，涌水量變小，說明治理有成果；涌水量明顯變小，說明治理效果良好。

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