平煤四礦充水因素分析及建議

盛明明 李全功

摘要：通過對礦井的充水水源、導水通道以及影響礦井充水各種因素的全面分析，總結了本礦老空水和煤層頂底板含水層水是平煤四礦的主要充水水源，主要補給途徑是裂隙通道，為礦井防治水工作開展及預防水害事故發生提供了重要的參考依據。

關鍵詞：充水因素水文地質水源裂隙通道四礦

平煤四礦自1958年投產以來，隨著生產規模不斷擴大，現生產能力達280萬噸/年。開拓方式為分水平上下山盤區式開拓，主采煤層為五（丁組）煤、四（戊組）煤、二（己組）煤及一（庚組）煤。采煤方法根據各煤層厚度，采用單一走向長壁式或傾斜分層走向長壁式開采。

1 礦井水文地質概況

四礦位于平頂山煤田東部水文地質單元，地表為一中部高，南北低的低山區。擂鼓臺、小擂鼓臺一線為近東西向分水嶺，分水嶺以南坡度較陡，以北坡度較緩，基本呈單面山地形。井田內無常年流水河流和水體，只有季節性溝流，以井田中部擂鼓臺、小擂鼓臺為分水嶺，雨季匯集坡面水分別流向井田北部的汝河和南部的沙河。

其水文地質特征為：

①主要富水含水層中、上寒武系灰巖，露頭區較小，大部分隱伏于第四系或二疊系砂泥巖之下，大氣降水及地表水的入滲補給條件相對較差。

②地下水徑流條件差，徑流速度滯緩，循環深度較大，循環時間長，地下水補給量有限。

③礦井涌水量基本穩定，季節性變化不突出，礦井長期疏干排水，以消耗靜儲量為主。

2 充水水源

四礦的充水水源包括：大氣降水、地表水、老空水及煤層頂底板含水層水。

2.1 大氣降水

大氣降水是地下水的主要補給水源之一，也是礦井充水的間接水源。區內屬大陸性半濕潤季風氣候，雨季集中在7、8、9三個月，約占年總降水量的70%，大氣降水補給地下水主要集中在夏秋季。

二、一（己、庚組）煤層底板主要充水含水層埋藏較深，被煤系地層與第四系地層覆蓋，大氣降水滲漏條件較差，通過上伏含水層越流補給水量有限。

由于井田范圍內，煤層及其頂底板含水層埋藏較深，直接受大氣降水的影響較小。大氣降水與礦井涌水量關系不明顯，大氣降水僅為礦井充水的間接水源。

2.2 地表水

在礦井井田范圍內有姚孟電廠攔灰壩、同家水庫、賀家水壩等水體，匯水面積均較小，見表1。水體距煤層厚度均在600m以上，水體底部又有較厚的泥質沉積物，水體與煤層頂底板含水層間無水力聯系，因此地表水體基本對礦井充水沒有影響。

2.3 老空水

四礦自1958年投產至今，已有近50年的開采歷史，結束的采區或工作面，在長期頂板滴淋水的補給下，產生了不同程度的積水，因此礦井各煤層上部的老空水對布置下部工作面時造成一定的威脅。近年來，老空水已經成為影響我礦安全生產的因素之一，自2010年至今進行了以下探放水工作：己15-23120風巷探放己16、17-23100采面老空水、丁56-19150風巷探放丁56-19130采面老空水、戊8-19070風巷探放戊8-19030采面老空水、己15-23160風巷探放己15-23140采面老空水、己16、17-231010風巷探放己16、17-21290采面老空水。在四礦未來幾年的生產中探放老空水工作還將是防治水工作的重點之一。

另井田內共有小井8座，部分礦井有越層越界行為，也很難對其做定量分析，但由于目前礦井工程均布置在深部，小窯采空區水對礦井涌水量影響較小。

2.4 煤層頂底板含水層水

2.4.1 寒武系灰巖巖溶裂隙水

通過對含水層特征、補給、徑流條件等綜合分析及井下水文孔揭露表明，寒武系灰巖巖溶裂隙含水層，在井田深部，盡管巖溶裂隙發育程度和富水性相對較弱，但具有不均一性，局部有富水區的存在。

一5（庚20）煤層下距太原組L7灰巖和寒武系灰巖含水層，平均距離為5.1m和21.2m，由四礦和相鄰二礦、三礦采掘揭露表明，寒武系灰巖水為礦井充水的主要水源，因此，在承壓水區，以及鋁土質泥巖隔水層較薄或構造裂隙發育地段，若導通與太原組灰巖含水層的水力聯系，將對礦井充水產生較大影響。

二1（己16、17）煤層下距寒武系灰巖含水層平均距離為67.8m，四礦在開采二1（己16、17）煤層期間，在不破壞底板的情況下，一般構不成對礦井充水的影響。

2.4.2 太原組灰巖巖溶裂隙水

含水層主要由4～11層灰巖組成，其中，太原組頂部L2與底部L7兩層灰巖，層位穩定，厚度相對較大，分別構成了二（己）煤段煤層底板直接和間接充水水源及一5（庚20）煤層頂底板直接充水水源。但據抽水試驗資料和實際揭露，灰巖含水層含水性較弱。

2.4.3 五、四和二（丁、戊和己）煤段砂巖孔隙、裂隙水

煤層頂板均有砂巖孔隙裂隙含水層，構成礦井直接充水水源，據礦井生產實際揭露，煤層頂板砂巖，雖厚度大、且較穩定，但由于孔隙裂隙不發育，補給條件差，均為弱富水性，在采掘過程中，常以滴水、淋水的形式進入礦井，很少形成突水，只是在回采放大頂時，水量可能較大。

2.4.4 第四系沖積層孔隙水

井田內各煤層埋藏較深，煤層頂板上有較厚的砂質泥巖和泥巖隔水層，第四系沖積層孔隙水對各開采煤層充水均無直接影響。

3 導水通道

斷層裂隙帶、巖溶裂隙、井田內淺部廢棄小窯和廢棄的巷道及采動裂隙等，均構成老空、老巷積水及煤層頂底板含水層進入礦井的導水通道。

4 結語

本礦老空水和煤層頂底板含水層水是礦井充水的主要充水水源，也是礦井重要充水因素，裂隙通道為礦井涌水的主要補給途徑。

為了以后更好的開展防治水工作和預防水害事故的發生，必須要堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”防治水方針，切實做好以下工作：

①四、五（丁、戊煤組）煤層。主要充水水源是報廢工作面老空水與煤層頂板砂巖孔隙裂隙含水層水。老空水的充水原因主要是由回采放頂后導致頂板砂巖孔隙裂隙水下泄，進入采空區，匯聚面積可能隨時間而增大，對下部工作面布置時產生一定威脅。煤層頂板砂巖孔隙裂隙含水層水可能隨頂板裂隙或構造裂隙進入采掘空間，涌水量開始可能較大，隨時間而減小，一般對礦井正常生產和安全構不成威脅。

②二（己組）煤層。主要充水水源是煤層頂板砂巖孔隙裂隙含水層水，其次為底板石炭系太原組灰巖水，老空水也是影響因素之一。煤層頂板砂巖水為弱富水性，補給條件差，局部有突水現象，但突水量小，對礦井安全構不成威脅。煤層底板直接充水含水層石炭系太原組灰巖巖溶裂隙水為弱富水性，局部富水，在承壓水區，煤層底板隔水層較薄或構造發育地段，可能會產生突水，防治策略主要以疏水降壓為主，并采取先探后掘。

③一5（庚20）煤層。直接充水水源為煤層頂底板太原組灰巖巖溶裂隙水，間接充水水源為寒武系灰巖水，頂板太原組灰巖巖溶裂隙水為弱富水性，局部富水，會隨著頂板構造裂隙淋入、滲入采掘空間內。經分析和井下水文孔觀測表明，深部底板灰巖巖溶裂隙發育程度逐漸減弱，補給條件與充水性相對較差，以靜儲量水為主。因此，礦井水的防治，主要以疏放降壓為主，使采掘工作面不處于帶壓狀態。

④堅持做好水文孔的長期觀測，隨時掌握水位及水壓的動態變化特征，以便及時采取防治水對策。

⑤加強礦井各水平、采區排水設施的巡查檢修工作，確保排水系統完善可靠，并及時完善各采掘工作面的排水系統。

參考文獻：

[1]孫紅偉.關于新鐵煤礦礦井充水因素的分析[J].科技風，2010(23).

[2]孫紅偉.新鐵礦區礦井水文地質分析[J].價值工程，2011(03).

[3]孫紅偉.斷裂構造水及老窯積水區對生產礦井的危害及防治措施[J].科技風，2011(02).