大演武礦井水文地質(zhì)類型劃分

許繼影，戴洪寶

（1.宿州學(xué)院 資源與土木工程學(xué)院；2.宿州學(xué)院 環(huán)境與測(cè)繪工程學(xué)院，安徽 宿州 234000）

1 前言

水害事故在礦井事故中的比重一直很大.一旦發(fā)生水害事故，將極大影響煤礦正常生產(chǎn)，甚至威脅礦工生命，給國(guó)家造成重大的損失[1-2].

我國(guó)地域遼闊，自然地理?xiàng)l件在不同的地域變化很大，煤炭資源賦存的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件大多復(fù)雜，礦井充水因素不一，水害威脅嚴(yán)重，水害事故時(shí)有發(fā)生，為了煤礦生產(chǎn)安全，有針對(duì)性地做好防治水工作，《煤礦防治水規(guī)定》要求各礦對(duì)水文地質(zhì)類型進(jìn)行劃分，做好防治水工作，為煤礦安全生產(chǎn)提供保障.

蕭縣大演武煤礦于1994年設(shè)計(jì)，并于1997年建成正式投產(chǎn)，至今已歷時(shí)10余年之久，目前劃定礦井水文地質(zhì)類型屬于“復(fù)雜”.現(xiàn)根據(jù)國(guó)家防治水規(guī)定，對(duì)其類型進(jìn)行重新劃定.

2 礦井水文地質(zhì)

2.1 充水條件

該煤礦范圍內(nèi)溝渠以防澇為主，雨季水滿為患，枯水期則干枯斷流，動(dòng)態(tài)變化較大.第四系淺部“一含”直接接受大氣降水的補(bǔ)給，水動(dòng)態(tài)季節(jié)性變化明顯，“二、三、底含”以山前側(cè)向補(bǔ)給為主，動(dòng)態(tài)也受季節(jié)變化，但不明顯，并存在滯后現(xiàn)象.本煤礦一、二、三含水層之間存在著穩(wěn)定的可塑性強(qiáng)的粘土類地層，一般不存在水力聯(lián)系[3-5].

2.2 礦井主要含水層

根據(jù)地下水的不同賦存空間，礦井主要含水層自上而下各含水層情況如下：

2.2.1 新生界松散層含水層特征

礦井內(nèi)含水層可分為四個(gè)含水層，分述如下：

第I含水層，厚度是4.9～7.0m，平均約為6.29m，埋深在4.9～7.0m之間，主要為淡黃～灰黃色粉砂（表土）.局部地區(qū)為粘土質(zhì)砂與粘土，分布較穩(wěn)定.

第II含水層，厚度是2.1～16.1m，平均為8.17m，埋深是20.24～27.20m，主要為淡黃色粉砂，局部地區(qū)為粘土質(zhì)砂和粘土，全區(qū)分布較穩(wěn)定.屬孔隙承壓水類.

第III含水層，厚度為12.0～20.8m，平均17.98m，埋深59.14～63.60m，淡灰黃～土黃色，細(xì)砂、粉砂為主，部分含有粗礫，分選性好，分布較穩(wěn)定.屬孔隙承壓水類.

第IV含水層（簡(jiǎn)稱“底含”），厚度為3.6～6.20m，平均 3.99m，埋深76.70～84.10m，以棕褐色含粘土礫石為主，局部為鈣質(zhì)層.礫石成分主要是粉砂巖，砂巖，松散，分選差.在西部的煤層轉(zhuǎn)化為砂質(zhì)粘土或粘土礫石.據(jù)露1孔抽水資料：靜水位29.43m，單位涌水量 q＝1.2341L/s·m，水質(zhì)為HCO3-－Ca·Mg水，礦化度為 0.37g/L.屬孔隙承壓水類.

2.2.2 基巖含水層特征

（1）下石盒子組（P1x）砂巖裂隙含水層：在21.1%的總組砂巖含水層和地層的厚度，粉砂巖，泥巖夾在煤層頂板，常發(fā)育2～3層細(xì)砂巖，厚度為6.11m；底板發(fā)育1～2層砂巖，平均厚度為1.54m.開發(fā)細(xì)砂巖頂板裂隙，通常方解石充填；不發(fā)達(dá)的樓板裂縫.一孔漏水，漏失量≥泵量.（泵排水量≥15m3/h）.

（2）山西組（P1s）：砂巖裂隙含水層砂巖含水層所占的比例約為39.7%，在組砂巖含水層的發(fā)展中，呈現(xiàn)中厚層狀.B煤頂板常發(fā)育2～4層中細(xì)粒砂巖，平均厚度為20.04m，分布比較穩(wěn)定，裂隙的發(fā)育很差；B煤底板分布1～2層細(xì)砂巖，平均厚度為13.26m，一孔漏水，漏失量≥泵量，富水性較弱，裂隙儲(chǔ)水.

結(jié)合相鄰的義安煤礦資料，從1972年至今未發(fā)現(xiàn)較大的突水點(diǎn).通過收集的資料，蕭縣孫莊勘探區(qū)3個(gè)孔抽水顯示：靜水位5.72～32.01m，單位涌水量 q=0.0000261～0.000438L/s·m.滲透系數(shù)K=0.000057～0.00103m/d.水質(zhì)：HCO3C1-Mg.K+Na～HCO3.C1－K+Na.礦化度 0.865～1.218g/L.

（3）本區(qū)石炭系碳酸鹽巖類含較豐富的巖溶裂隙水，鉆孔在穿過太原組灰?guī)r含水層時(shí)漏水孔占揭露孔的75%，其中兩個(gè)孔全漏，漏水率極高.所以，深部挖掘時(shí)應(yīng)對(duì)底板太灰含水層水害危險(xiǎn)性進(jìn)行合理評(píng)價(jià)與試采驗(yàn)證[6-8].

2.3 礦井主要隔水層

2.3.1 松散層隔水層

各含水層中都存在第四系隔水層.上部可塑性較好，中部以含礫粘土、棕黃色粘土、粉砂質(zhì)粘土為主，下部的可塑性就相對(duì)較差，較厚，隔水性好.

2.3.2 基巖隔水層

有一厚為47m的泥巖層段和粉砂巖存在于下石盒子組的上部.底部常發(fā)育一段厚度約14m的灰色泥巖及灰白色鋁質(zhì)泥巖隔水層.

有一厚為10.92m的灰黑色泥巖存在于山西組底部，隔水性良好.

2.4 井田及周邊積水狀況及老空區(qū)分布

本礦老窯廣泛分布在中4和B2煤層區(qū)內(nèi).多年開采遺留下的采空區(qū)、老巷道、峒室有積水可能，據(jù)南翼采空區(qū)面積估算該翼存在40000m3老空積水，在開采過程中，應(yīng)注意探放水工作.

2.5 封閉不良鉆孔與突水性

本礦自1956年～1993年325隊(duì)和安徽煤田三隊(duì)等勘探單位共施工鉆孔24個(gè).其中8個(gè)鉆孔無封孔資料，6個(gè)鉆孔的孔位無確切座標(biāo)，封孔質(zhì)量不明，封閉不良鉆孔將對(duì)礦井生產(chǎn)中造成突水隱患.1997年1月-100m中4煤巷16-1孔鉆孔水和封孔黃泥流入巷道，水量逐漸減小后自封.

2.6 礦井涌水量及突水情況

2.6.1 礦井涌水量

礦井涌水量是進(jìn)入采掘系統(tǒng)或在用巷道系統(tǒng)所有涌水點(diǎn)涌水量的總和[9].根據(jù)建井時(shí)的勘查報(bào)告，通過比擬法對(duì)涌水量進(jìn)行預(yù)計(jì)：-200米水平，涌水量正常為129.6m3/h，最大為229.8m3/h.-600米水平，正常為145.2m3/h，最大為254.4m3/h.

據(jù)統(tǒng)計(jì)，礦井在2007-2012年間生產(chǎn)中，2007～2012年礦井涌水量為197.67～283.80m3/h，平均涌水量為231.46m3/h.

2.6.2 突水情況

據(jù)礦井突水點(diǎn)臺(tái)賬記錄9次突水事故中“底含”突水有5次，占突水事故55%.較為嚴(yán)重突水兩次，一次為1998年10月B2-100回風(fēng)巷受導(dǎo)水裂隙帶導(dǎo)通突水，地表形成3處塌陷坑，一次為1997年3月-100中4煤巷斷層導(dǎo)水，涌水量最大值為400m3/h，穩(wěn)定是40m3/h.由此可見，“底含”水和斷層水受采動(dòng)影響造成礦井涌突水危害程度較為嚴(yán)重.

3 礦井水文地質(zhì)類型劃分及防治水工作建議

3.1 礦井水文地質(zhì)類型的劃分

對(duì)大演武煤礦受水害影響程度和防治水工作難易程度的系統(tǒng)分析和總結(jié)見表3-1.

綜上多方面因素的衡量，大演武煤礦的礦井水文地質(zhì)類型為復(fù)雜型.

3.2 對(duì)防治水工作的建議

根據(jù)本礦井和臨近礦井水文地質(zhì)條件，結(jié)合建井及采掘過程中礦井突水情況分析，本礦井今后開采可能誘發(fā)或加劇的主要水害問題有：松散含水層、煤系地層涌突水、斷層溝通含水層、老空水等其他形式突水.在今后的生產(chǎn)建議有以下幾點(diǎn)：

3.2.1 鑒于該礦曾發(fā)生過由于前部煤炭資源回采造成的抽冒導(dǎo)通“底含”突水情況較多，建議在以后的生產(chǎn)中，當(dāng)可采煤層露頭被松散層覆蓋時(shí)，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探.

3.2.2 對(duì)查出的某些鉆孔出現(xiàn)封閉不良，應(yīng)查明鉆孔原始地質(zhì)資料，并加強(qiáng)水文觀測(cè)，采取超前探放水措施，重新封孔，并留設(shè)隔水煤柱，一旦導(dǎo)水鉆孔發(fā)生突水，應(yīng)立即采取封孔或其它有效措施，防止災(zāi)害進(jìn)一步擴(kuò)大.

表3-1 大演武煤礦礦井水文地質(zhì)類型的確定

4 結(jié)論

根據(jù)大演武煤礦現(xiàn)有采掘資料及鄰近礦資料分析，得出以下結(jié)論：

1）四含及基巖強(qiáng)風(fēng)化帶均含有較豐富的孔隙水，對(duì)煤層隱伏露頭直接充水.基巖強(qiáng)風(fēng)化帶巖性松散，孔隙、裂隙較發(fā)育，可接受底礫層四含水的補(bǔ)給，構(gòu)成導(dǎo)水通道向礦井充水.其補(bǔ)給條件好，水源充沛.對(duì)礦井生產(chǎn)有一定影響.

2）F4斷層具有一定的導(dǎo)水性；F5斷層在部分地段上盤B煤層與下盤太原組接觸，有可能成為導(dǎo)水通道；在生產(chǎn)過程中應(yīng)加以重視.

3）雖然淺部開采過程中，尚未發(fā)生老空水造成突水與涌水的現(xiàn)象，但開采遺留下的采空區(qū)、老巷道、峒室均有積水可能，因此本礦在開采過程中應(yīng)注意和加強(qiáng)探水工作.

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