三交河礦下組煤系統巷涌水分析

楊亞杰

（霍州煤電集團沙坪煤礦，山西霍州 031400）

三交河礦下組煤系統巷涌水分析

楊亞杰

（霍州煤電集團沙坪煤礦，山西霍州 031400）

通過對三交河礦下組煤系統巷涌水資料整理，結合三交河礦K2含水層區域水文地質條件，分析了三交河礦K2含水層的補給、徑流關系。預測三交河礦西側K2含水層靜儲量約60 m3/h；下組煤采掘過程中頂板涌水量不大于300 m3/h；掘進巷道整體揭露、疏放K2含水層后，回采期間K2含水層將不構成安全威脅。

補給源；水質分析；徑流條件；構造裂隙帶；礦井防治水

1 礦井概況

三交河礦核定生產能力300萬t/a，批準開采煤層2號、10號、11號煤層，井田面積28.030 4 km2，開采標高+820～+1 150 m。礦井為平硐-斜井分水平開拓[1]。2號煤層開拓方式為平硐開拓，開采水平+978 m。下組煤開拓方式為斜井開拓，開采水平+850 m，目前正在施工主要系統巷道。

井田內煤系地層西高東低，產狀為走向N25°～30°E，傾角5°～10°，以寬緩單斜褶曲為主要構造形態，發育少量斷層和陷落柱。開采下組煤的直接充水含水層為太原組K2灰巖，總體富水性較弱。井田內奧灰水位標高約+660 m，11號煤最低底板標高為+840 m，奧灰水對井田各煤層開采無影響。開采下組煤資源，K2灰巖在頂板冒裂帶范圍內，對井下安全生產有一定影響[2]。下組煤與K2含水層的位置關系，見圖1。

2 下組煤系統巷涌水情況

1）下組煤二采區輔助運輸巷涌水情況：2014 年10月3日早班，下組煤二采區輔助運輸巷4號導線點前7 m，頂板K2灰巖出水，初始出水量200 m3/h，后穩定出水量130 m3/h。

出水后工作面頂板局部冒頂，冒頂面積長3.5 m、寬3 m、高4.6 m。冒頂后在4號導線點往后20 m處左幫施工2個放水孔，1號放水孔偏巷道左5°，傾角26°，施工34 m時直徑91 mm鉆孔滿孔出水，之后施工2號放水孔，方向不變，傾角改為23°，亦滿孔出水，同時1號放水孔不再出水，并有吸風現象，后將1號孔封堵。之后在4號導線點往后27 m巷道右幫施工3號放水孔，亦為滿孔出水，同時巷道迎頭水量大幅度減少。放水孔水通過軟管引流至水溝排水。

2）10-2021 回風聯巷涌水情況：2014年11月6日0點班，10-2021回風聯巷C號點前45 m，施工錨索時頂板K2灰巖出水。之后對出水區域進行探測，左幫頂板探8 m出水，水量11 m3/h；中部頂板探7 m出水，出水量19 m3/h；右幫頂板探5.1 m出水，水量8 m3/h，共計38 m3/h。

回風聯巷及輔助運輸巷出水示意圖，見圖2。

3 下組煤系統巷涌水情況分析

1）充水通道分析：下組煤二采區10-2021回風聯巷及輔助運輸巷掘進過程中，施工的錨索可直接探至頂板K2灰巖。在前期掘進過程中均未發生大規模出水，K2灰巖整體富水性弱。10-2021回風聯巷出水處，經頂板探測存在落差為3 m的F2斷層，造成巷道右幫K2灰巖下降，探至巷道頂板5 m出現K2灰巖出水。分析原因是斷層裂隙帶及破碎區域形成灰巖充水通道及儲水空間，在有穩定補給源的情況下構成富水區域。輔助運輸巷亦受F1斷層裂隙帶影響。以兩處出水點連線繪制下組煤系統巷A-A’預想剖面圖，見圖3。

2）充水水源分析：走訪收集了鄰近礦井蒲縣昊興塬煤業、宏源集團電廠水源井及北峪煤業K2灰巖出水情況。昊興塬煤業采用K2含水層作為水源井，共計2個水源井。1號水源井K2層位約+1 005 m，水位+1 033 m，該水源井穩定抽水量30 m3/h；2號水源井間歇性抽水，抽水量為10 m3/h。宏源集團電廠水源井穩定抽水量為30 m3/h，宏源集團北峪煤業2014年4月18日主斜井延升至約太原組K4層位底板出水，初始水量90 m3/h，水壓0.25 MPa，后穩定水量約80 m3/h，判定為K2含水層出水，K2層位標高+1 100 m，水位約+1 125 m。三交河礦出水點K2層位標高約+1 011 m。上述兩礦井K2水位均高于三交河礦K2層位標高。對三礦出水水質進行了化驗，主要水質指標對比，如表1所示。

三礦K2灰巖水各離子含量接近，水質類型都接近HCO3-Ca型，總礦化度也在同一范圍內。通過三礦區域水文位置及水質對比，判斷屬于同一徑流區域內，地下水的整體流場為由南西向北東向徑流。補給源主要為西部及南部K2灰巖裸露區[3-4]。含水層水經宏源集團北峪煤業及昊興塬煤業徑流至三交河礦。由于10-2021回風聯巷及輔助運輸巷K2灰巖頂板存在斷層裂隙帶及破碎區域，構成運移通道及儲水空間。在巷道揭露頂板富水區域時出水。出水點區域位置及徑流途徑，見圖4。

4 涌水特征及涌水量預測

1）涌水特征：三交河礦K2灰巖并非整體富水，在區域上呈現東、西兩側不均一性。東側由井田東邊界外少量的K2露頭區接受補給，西側由西部及南部K2露頭處接受補給。整體沿斷層裂隙帶徑流，本區域斷裂構造方向整體為北北東向。因此西部的大面積補給源并未對三交河礦東部K2含水層進行補給，東西兩側K2含水層富水性存在較大差異。

三交河礦東部補給范圍僅限于井田東邊界外溝谷露頭處，補給范圍小。周邊礦井開采下組煤，本礦井主斜井、下組煤回風巷等大面積揭露K2灰巖，最低標高達+850 m。本礦井東側向斜軸部水源井亦長期抽取K2灰巖水。現東部K2灰巖水經長期疏放，靜儲量已疏放完畢，僅為東部露頭處動態補給，補給量有限。

三交河礦西部輔助運輸巷揭露K2灰巖時初始涌水量達200 m3/h，10-2021回風聯巷出水后輔助運輸巷出水有所減少，現兩處出水點整體出水穩定在160 m3/h左右，揭露點增多但整體出水量并未增加；井田西部宏源集團電廠及北峪煤業K2層位穩定出水約110 m3/h；昊興塬煤業水源井穩定出水約30 m3/h。K2灰巖揭露地區整體出水約300 m3/h。補給源主要為西部及南部K2灰巖裸露區，部分K2灰巖露頭處也有河流入滲補給，但由于露頭面積較小且被第四系沖積層覆蓋，下滲補給量很小。K2含 水層穩定抽水水源為宏源集團電廠及昊興塬煤業1號水源井，共計抽水量60 m3/h，昊興塬2號水源井現已供水不足。因此判斷本區域K2含水層穩定補給量約60 m3/h。

2）涌水量預測：宏源集團北峪煤業主斜井掘進過程中初始涌水量90 m3/h，后逐漸減為80 m3/h，昊興塬煤業2號水源井供水能力不足10 m3/h，三交河輔助運輸巷初始涌水量200 m3/h，現兩處出水點總涌水量約160 m3/h。西部K2含水層揭露地區共出水300 m3/h，補給源的穩定補給量60 m3/h。因此現涌水量主要為靜儲量出水，隨著不斷疏放，涌水量將逐漸減少。預測三交河礦下組煤采掘過程中涌水量不大于300 m3/h。

5 結束語

建議三交河礦下組煤采掘過程中實際排水能力不應小于300 m3/h。配備足夠的排水能力一方面可應對突發的頂板出水情況，另一方面也可盡快疏放K2含水層。由于K2含水層富水性不均一，主要集中在裂隙破碎帶。建議在系統巷揭露K2灰巖后沿K2層位掘進，進一步揭露K2灰巖含水層，逐步疏放。掘進巷道整體揭露、疏放K2灰巖后，回采期間K2灰巖含水層將不構成安全威脅。

[1]山西霍州煤電集團有限責任公司，中煤科工集團西安研究院.山西霍州煤電集團有限責任公司煤礦防治水技術手冊[M].煤炭工業出版社，2013.

[2]陳春龍.礦井地質[M].煤炭工業出版社，2009.

[3]張磊，許光泉.礦井突水水源的水化學特征分析及其判別模型[J].礦業安全與環保，2010（4）：7-9.

[4]李曦濱，常輝.山西省霍州礦區水文地質條件及礦井充水條件分析[J].中國煤田地質，2007（10）：53-55.

Water Gushing of Lower Group Coal in Sanjiaohe Mine

YANG Yajie
(Shaping Mine，Huozhou Coal Electricity Group Co.，Ltd.，Huozhou 031400，China;)

The data of water gushing of lower group coal were combined with the hydrogeological condition of K2 aquifer zone to analyze the supply and runoff of the aquifer in Sanjiaohe mine.The study predicts that static-storage is around 60m3/h in the aquifer and the water gushing is not more than 300m3/h in the process of driving.The overall opening of the roadway and the drainage of the K2 aquifer ensure that the aquifer will not pose a threat on the mining.

supply source;water quality analysis;runoff condition;tectonic fissure zone;water control in mine

TD742

A

1672-5050（2015）02-0070-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.02.022

（編輯：薄小玲）

2014-11-25

楊亞杰（1968-），男，山西臨猗人，大學本科，工程師，從事煤礦開采工作。