礦井受水害威脅程度分析及認(rèn)識(shí)

索成龍

（冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司大淑村礦，河北邯鄲 056300）

1 引言

大淑村礦是峰峰集團(tuán)的主力礦井，生產(chǎn)能力為150萬(wàn)t/a。隨著大淑村礦開采深度的加大，礦井水害對(duì)安全生產(chǎn)的威脅也越來(lái)越大，突水幾率增大，針對(duì)礦井受水害威脅程度分析的研究工作迫在眉睫。

2 項(xiàng)目實(shí)施的目的和意義

通過(guò)大量收集礦井水文地質(zhì)勘探資料與采掘?qū)嶋H揭露資料，結(jié)合大淑村實(shí)際，分析大淑村礦受水害威脅程度，在生產(chǎn)過(guò)程中，嚴(yán)格堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則。在做好日常礦井防治水工作的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持老空水探放和新區(qū)超前探測(cè)工作并重的原則（鉆探與物探），確保礦井安全生產(chǎn)。

3 礦井概況

大淑村礦位于峰峰礦區(qū)東北部，行政區(qū)劃隸屬河北省武安市大淑村鎮(zhèn)和磁縣南城鄉(xiāng)管轄，西南與大社礦相鄰、東南與新屯礦接壤。井田東西長(zhǎng)約4.5km，南北平均寬約2.2km，面積9.7568km2。礦井為半隱伏性井田，構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主，均為高角度正斷層，并伴有小型寬緩的褶皺。主要含煤地層為石炭系太原組（4#煤層）及二疊系山西組（2#煤層）。

4 礦井水文地質(zhì)概況

大淑村礦井田位于邯邢水文地質(zhì)單元的南單元的東北部，靠近區(qū)域巖溶地下水北部邊界。北部和南部分別以F1斷層和F14斷層為界，F(xiàn)1斷層走向北西西至近東西向，傾向北，傾角75o，落差250～350m，井田位于斷層上升盤，使井田內(nèi)奧陶系灰?guī)r含水層與外界二疊系粉砂巖、泥巖等隔水層對(duì)接，可視為奧灰地下水的隔水邊界；F14斷層走向北東，傾向南東，傾角60o～73o，落差由西向東70～710m。井田位于斷層上升盤，使井田內(nèi)奧陶系灰?guī)r含水層與外界二疊系粉砂巖、泥巖等隔水層對(duì)接，可視為奧灰地下水的阻水邊界。

東部邊界為含水層沿傾向延展的井田深部，由于深部巖漿巖侵入，巖體發(fā)育，可視為相對(duì)阻水邊界。井田西部邊界與大社井田技術(shù)邊界為界，可視為該礦井田奧灰?guī)r溶裂隙地下水的主要來(lái)水方向。

綜觀整個(gè)井田，奧陶系石灰含水層形成以西部來(lái)水，北、東、南邊界為隔水的近半封閉的水文地質(zhì)塊段。

（1）含水層

根據(jù)井田水文地質(zhì)勘探以及礦井多年采掘揭露資料，將井田內(nèi)含水層劃分為10個(gè)含水層：奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（Ⅰ）、大青石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（Ⅱ）、小青石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（Ⅲ）、伏青石灰?guī)r巖溶裂隙水含水層（Ⅳ）、山青石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（Ⅴ）、野青石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（Ⅵ）、2 號(hào)煤層頂板砂巖裂隙含水層（Ⅶ）、下石盒子組底部砂巖裂隙含水層（Ⅷ）、上石盒子組底部砂巖裂隙含水層（Ⅸ）、第四系砂、礫石孔隙含水層（Ⅹ）。在這10個(gè)含水層中，奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層富水性不均一，礦井西部奧灰埋藏較淺區(qū)域奧灰富水性相對(duì)較強(qiáng)，礦井東部奧灰埋藏較深區(qū)域隨著奧灰埋藏深度的增加和火成巖的侵入奧灰富水性較弱，其余薄層灰?guī)r含水層富水性較弱。

（2）隔水層

根據(jù)井田地質(zhì)勘探和水文地質(zhì)勘探揭露，在10個(gè)含水層之間均分布有一定厚度的隔水層，巖性多以砂質(zhì)頁(yè)巖為主，厚度不一，天然狀態(tài)下具有一定的隔水性能。

5 礦井受水害威脅程度分析

自進(jìn)行礦井水文地質(zhì)類型劃分以來(lái)，大淑村礦礦井水文地質(zhì)類型均為中等型，礦井水文地質(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單。依據(jù)其開采現(xiàn)狀，主要水害類型為開采形成的采空水積水和煤層底板含水層水。

（1）煤層頂板含水層水對(duì)采煤的影響

煤層頂板含水層主要包括2#煤頂板砂巖裂隙含水層、野青灰?guī)r含水層（4#煤頂板）。

依據(jù)《煤礦防治水細(xì)則》，開采形成的導(dǎo)水裂隙帶可以依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，詳見表1。

表1 分層開采（0～54°）導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算公式

經(jīng)驗(yàn)公式中：ΣM—累計(jì)采厚；±號(hào)項(xiàng)為誤差。

開采2#、4#時(shí)，頂板屬于中硬頂板。2#平均厚4.84m，4#平均厚1.22m。根據(jù)所給公式計(jì)算出導(dǎo)水裂隙帶高度，參見表2。

表2 導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算結(jié)果

根據(jù)導(dǎo)水裂隙帶高度經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果，開采2#煤和4#煤時(shí)，在導(dǎo)水裂隙帶高度內(nèi)主要涉及到2#煤頂板砂巖裂隙含水層或野青灰?guī)r含水層，無(wú)地表水體和強(qiáng)含水層存在。

采煤過(guò)程中2#煤頂板砂巖裂隙含水層水或野青灰?guī)r含水層水可通過(guò)頂板冒落帶和導(dǎo)水裂隙進(jìn)入到采掘空間，但這些含水層富水性較弱，以靜儲(chǔ)量為主，隨著煤層的開采，含水層被逐步疏干，不會(huì)對(duì)礦井安全構(gòu)成威脅。

（2）煤層底板含水層水對(duì)采煤的影響

煤層底板含水層主要包括野青灰?guī)r、伏青、大青灰?guī)r和奧灰含水層。

2#煤距離野青灰?guī)r含水層頂界面38m左右，距離伏青灰?guī)r含水層頂界面78m 左右，距離大青灰?guī)r含水層頂界面115～120m，距離奧灰灰?guī)r含水層頂界面138～166m。4#煤距離伏青灰?guī)r含水層頂界面40m 左右，距離大青灰?guī)r含水層頂界面75～80m，距離奧灰灰?guī)r含水層頂界面110～128m。

根據(jù)相鄰礦井煤層底板破壞深度探測(cè)結(jié)果，正常情況下開采2#煤時(shí)底板破壞深度不會(huì)波及下伏煤系地層含水層，開采4#煤時(shí)只波及到野青灰?guī)r含水層，上述兩層煤開采正常情況下更不可能波及到奧灰含水層。依據(jù)大青觀測(cè)孔資料，大青灰?guī)r裂隙巖溶含水層水位逐年下降，目前水位標(biāo)高接近-397m，奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層水位標(biāo)高+103.1～+128.6m，表明自然條件下奧灰與大青灰?guī)r含水層無(wú)水力聯(lián)系。

（3）老空水對(duì)采煤的影響

大淑村礦井田內(nèi)無(wú)小煤礦、老窯，目前采掘活動(dòng)影響范圍涉及到的采空區(qū)均為礦井自采自掘的采空區(qū)，采空區(qū)積水量、標(biāo)高和范圍清楚。在生產(chǎn)過(guò)程中，接近積水區(qū)時(shí)，只要嚴(yán)格按《煤礦防治水細(xì)則》和相關(guān)規(guī)定要求進(jìn)行探放水工作，可以消除老空水對(duì)礦井安全生產(chǎn)的影響。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤層頂板含水層水隨著采掘可以進(jìn)入到采掘空間，成為礦井涌水量的主要組成，一般不會(huì)對(duì)礦井安全構(gòu)成威脅。正常情況下，采煤不會(huì)引起煤層底板奧灰突水，僅在煤層底板存在導(dǎo)水構(gòu)造時(shí)，才能引起奧灰出水。但只要在采掘活動(dòng)中，嚴(yán)格堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則。嚴(yán)格執(zhí)行探放水工作，有效消除老空水對(duì)礦井安全生產(chǎn)的影響；嚴(yán)格按照《煤礦防治水細(xì)則》的要求，執(zhí)行超前鉆探和超前物探工作，對(duì)鉆探過(guò)程中每項(xiàng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督檢查，嚴(yán)格控制超前距離，并實(shí)施掛牌管理，礦井防治水安全是能夠保證的。