協(xié)莊煤礦水文地質(zhì)特征及防治水措施研究

■　尹武平

（保利能源控股有限公司山西分公司山西晉中031300）

協(xié)莊煤礦水文地質(zhì)特征及防治水措施研究

■尹武平

（保利能源控股有限公司山西分公司山西晉中031300）

協(xié)莊礦工作面內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,斷層落差大于煤厚三分之二，對工作面回采有一定影響，工作面范圍內(nèi)無陷落柱、火成巖侵入體等特殊地質(zhì)現(xiàn)象。開采過程中存在某采空區(qū)積水進(jìn)入某面采空區(qū)的可能，本文對工作面水文地質(zhì)特征及防治水措施進(jìn)行研究，對煤礦安全生產(chǎn)具有十分重要的意義，對其它礦區(qū)生產(chǎn)具有借鑒意義。

協(xié)莊煤礦水文地質(zhì)防治水措施

1　礦區(qū)地層特征

礦區(qū)面積41.5109 km2，開采煤層為2煤層、4煤層、6煤層、11煤層、13煤層、15煤層，開采深度+110m～-1500m。工作面位于-550水平七采上山區(qū)十三層西翼，東西走向長468.3m，南北傾斜寬174.8～170.7m，平均172.8m，傾斜面積84159m2。工作面以東為-550水平七采十三層軌道上山保護(hù)煤柱，以西為10號陷落柱保護(hù)煤柱，以南十三層煤尚未開采。十三層煤為一復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層，中夾1-2層夾石，中間一層穩(wěn)定，巖性為較堅硬的炭質(zhì)石英砂巖，其余為層狀硫鐵礦夾石，不穩(wěn)定，煤13直接頂板為石灰?guī)r（四灰），灰色，堅硬致密，巖溶裂隙發(fā)育，充填有方解石脈，局部揭露灰?guī)r底部夾厚0.2～0.5m的砂質(zhì)頁巖。四灰以上為灰黑色砂質(zhì)頁巖，性脆，再上為細(xì)砂巖。

2　礦區(qū)水文地質(zhì)特征

礦區(qū)工作面上覆十一層為工作面采空區(qū)，無法自然疏水，采空區(qū)西部存有部分老空積水，積水上限為-352.3m，積水下限為-389. 4m，積水量約1.9萬m3，工作面開采后影響范圍內(nèi)積水量約1.05 萬m3。

十三煤層至十一煤層間距小于十一層煤采后的底板破壞深度與十三煤層導(dǎo)水裂縫帶高度之和，因此，開采十三煤層將受十一煤層采空區(qū)積水的影響，某面開采過程中存在某采空區(qū)積水進(jìn)入某面采空區(qū)的可能。

工作面采空區(qū)積水存在通過裂隙逐步滲漏某面采空區(qū)的可能，但因為十三層上覆巖層主要為四灰、白砂巖為主，巖性較為堅硬，不會出現(xiàn)整體大面積跨落的情況，因此，不會出現(xiàn)老空積水突然泄入某面的情況。針對上覆十一層老空積水害，在有疏放的條件下以疏放水為主。

3　礦區(qū)工作面頂、底板灰?guī)r富水性評價

根據(jù)區(qū)內(nèi)鉆孔資料及本采區(qū)其他十三層煤工作面已開采的資料來看，影響本區(qū)十三層煤開采的含水層為頂板四灰和下伏本溪組徐灰、草灰含水層和奧陶系灰?guī)r含水層。

3.1四灰

礦區(qū)內(nèi)四灰厚6.85～7.3m，平均7.1m，為較純的石灰?guī)r，為十三層煤的直接頂板，開采十三層煤的頂板直接充水含水層。-50水平十一層?xùn)|大巷施工四灰探水孔，揭露四灰無水。-300水平十三層?xùn)|大巷沿十三層頂板四灰掘進(jìn)，實際揭露四灰僅局部裂隙淋水，從-300水平七采區(qū)及-550水平七采區(qū)十三層煤開采對四灰實際揭露看，四灰富水性較弱，僅有少量裂隙水。四灰水對工作面正常開采影響較小。

3.2徐灰

徐灰為井田內(nèi)主要含水層之一，厚度4.70～21.15m，平均12.66m，該含水層上距十三層煤底板41.3m，為開采十三層煤底板間接充水含水層。

3.3草灰

井田內(nèi)內(nèi)草灰厚1.80～10.20m，平均5.14m，底板下距奧灰頂板10.75m。其淺部從露頭區(qū)接受地表水、大氣降水和第四系砂礫層水的補(bǔ)給，因此其淺部富水性較強(qiáng)，往深部富水性變?nèi)酰捎诓莼遗c徐灰和奧灰距離較近，因此其往往通過構(gòu)造破碎帶與兩含水層發(fā)生水力聯(lián)系，在開采十三煤時，尤其在構(gòu)造發(fā)育處對草灰的富水性不容忽視。

3.4奧灰

奧灰厚達(dá)800m，是整個煤系地層的基底含水層，也是開采下組煤時的底板間接充水含水層。奧灰上距13煤層66.05～99.05m，平均79.01m，奧灰上距15煤層54.59～83.19m，平均64.86m。

4　礦區(qū)工作面涌水量分析

（1）根據(jù)工作面物探、鉆探資料及周邊徐、奧鉆孔實際揭露資料，徐、奧灰富水性整體較弱。并根據(jù)突水系數(shù)計算公式計算均不具有突水的威脅，徐奧灰均未突水。因此，該工作開采過程中徐奧灰不會突水。

（2）工作面涌水量預(yù)計為：正常涌水量為4.5m3/h，最大涌水量7.2m3/h。工作面整體能夠自然疏水，局部存有小的低洼，最大高差約0.8m，不會造成巷道大面積積水，因此對在局部低洼區(qū)域安設(shè)5.5KW排水泵。

5　礦區(qū)工作面開采水害威脅程度評價分析

影響工作面十三層煤開采的主要含水層有煤層底板的石炭系本溪組徐灰含水層以及奧陶系奧灰含水層。通過對工作面進(jìn)行物探探查，物探結(jié)果運(yùn)輸巷存在一個徐灰異常區(qū)，對異常區(qū)施工了徐灰水文觀測鉆孔，鉆孔實際揭露徐灰水壓、水量均較小，同時該工作面周邊鉆孔實際揭露徐灰涌水量也較小，因此該工作面整體徐灰富水性差。根據(jù)周邊奧灰鉆孔的實際揭露，其個別水壓雖然較高，但水量較小，富水性整體較弱。根據(jù)突水系數(shù)公式計算，該工作面徐灰、奧灰突水系數(shù)均小于臨界突水系數(shù)，因此，該工作面底板徐、奧灰無威脅。

6　礦區(qū)工作面開采防治水措施

（1）有專人負(fù)責(zé)工作面推進(jìn)中水情檢查和監(jiān)測工作，做到高度重視和密切監(jiān)測。

（2）工作面一但開采，就要做好周圍水文觀測孔和工作面內(nèi)涌水量、礦山壓力觀測等工作。工作面出現(xiàn)水量大于6m3/h的集中出水點(diǎn)，均要進(jìn)行連續(xù)的水文觀測。工作面集中出水量按一般規(guī)律正常增加達(dá)到120m3/h時，必須停采，并對水源、通道條件探查分析。

（3）做好開采過程工作面小斷層監(jiān)測工作，以防止以斷層為通道的底板突水。當(dāng)工作面推進(jìn)長度為工作面斜長的整數(shù)倍左右時，對工作面底板破壞深度加大，因此，加強(qiáng)對工作面水情的觀測，防止意外出水。

[1]龐渭舟，煤礦水文地質(zhì)學(xué) [M].煤炭工業(yè)出版社，1990.

[2]武強(qiáng)，趙蘇啟，孫文潔等.中國煤礦水文地質(zhì)類型劃分與特征分析 [J].煤炭學(xué)報：2013（3）.

[3]李風(fēng)華，煤礦水文地質(zhì)勘探現(xiàn)狀及新的勘探技術(shù)分析 [J].煤炭技術(shù)，2015 （3）.

[4]張春霞，礦井水文地質(zhì)信息管理與水害預(yù)測系統(tǒng) [D].山東科技大學(xué)，2004.

P641.4+3文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-46-1

尹武平（1985～），男，本科，工程師，研究方向為地質(zhì)及礦井水文地質(zhì)。