煤礦水文地質類型劃分范文

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1礦井水文地質條件

1.1主要含水層

1.1.1松散巖類孔隙含水層組(孔隙水)主要為第四系松散沉積物，由砂質粘土夾細砂或卵礫石組成，厚度15m左右，水位埋深小于15m。呈帶狀分布于沁河及其支流河谷兩岸。富水性較好，單位涌水量一般為0.1～5.0L/s•m。主要接受大氣降水補給，向河流及基巖風化帶含水層排泄。水質類型屬HCO3－Ca.Mg型水。

1.1.2碎屑巖淺層裂隙水含水巖組(裂隙水)風化帶厚度受地形起伏的影響，據鉆孔資料綜合分析一般為60～90m，最深可達100余米，富水性取決于風化裂隙發育程度。該含水層一般呈潛水性質，直接接受大氣降水的補給，淺部富水性較強，下部較差，據井檢孔的3次抽水試驗，降深9.47～62.37m，單位涌水量0.0052～0.1655L/s•m，平均為0.0075L/s•m，滲透系數為0.0109～0.8974m/d，平均為0.3747m/d，富水性中等，水質類型為HCO3－Na型水。

1.1.3碎屑巖裂隙含水層組(裂隙水)該含水巖組主要指二疊系砂巖裂隙含水巖組，其中石千峰組、上石盒子組三段地層礦區內普遍出露。含水層為巨厚層粗砂巖及中細粒砂巖。直接接受大氣降水的補給，在地形適宜處以下降泉的形式排出地表。下石盒子組、山西組地層深埋地下，含水層主要為中細粒砂巖，是3號煤的主要充水來源。鉆進中的沖洗液消耗量及水位變化不大，巖芯裂隙不發育，據ZK3－1孔的抽水試驗，降深36.12m，單位涌水量0.00108L/s•m，滲透系數為0.00063m/d，水位標高694.04m，水質類型為HCO3－K•Na型水。

1.1.4碎屑巖夾碳酸鹽類裂隙巖溶含水巖組(裂隙巖溶水)礦區內該地層埋藏較深，含水層巖性為砂巖、灰巖，其間夾數層泥巖、砂質泥巖等隔水層，裂隙不發育，相對削弱了各含水層之間的水力聯系。據井檢孔的2次抽水試驗，降深66.18～79.28m，單位涌水量0.00078～0.0012L/s•m，平均為0.00099L/s•m，滲透系數為0.0039～0.0059m/d，平均為0.0049m/d，弱富水性，水質類型為HCO3－Na型水。鉆孔資料表明該組中灰巖巖溶裂隙均不發育，沖洗液消耗量及水位無明顯變化。

1.1.5碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層組(巖溶水)該含水層組主要在延河泉域南、東、西部出露。下部為寒武系、奧陶系下統白云質灰巖、白云巖，巖溶裂隙發育差異很大，在胡底井田附近由于埋藏較深，一般富水性差。中上部為奧陶系中統灰巖，總厚400～500m，包括下馬家溝組、上馬家溝組及峰峰組地層，主要由石灰巖、白云質灰巖、泥灰巖、角礫狀泥灰巖等組成，是延河泉域內的主要含水層。區域內受構造、埋藏深度及巖溶發育規律的影響，含水性具有明顯的水平分區和垂直分帶性。平面上可分為裸露區、薄層覆蓋區及厚層覆蓋區，其富水性見表1。該含水層主要接受裸露區大氣降水的補給及局部灰巖河道滲漏的補給，巖溶水在沁河西側由西南向東北和由西向東徑流，在沁河東側由東北向西南徑流。巖溶水除人工開采井群外，在延河泉域南部受阻沿沁河排泄。泉群排泄帶全長25km。其中最大者是延河泉，多年平均流量4.73m3/s，泉水出露標高463.78m。水質為HCO3－Ca.Mg型，HCO3.SO4－Ca.Mg型，礦化度0.3～0.5g/L。

1.2主要隔水層

1.2.1太原組底部及本溪組泥巖、鋁土質泥巖隔水層該隔水層位于石炭系上統太原組15號煤層之下至奧灰頂，其厚度變化為4.85m(ZK3－1孔)至12.15m(ZK1204孔)，巖性為泥巖、鋁土質泥巖及砂質泥巖，厚度較穩定，為15號煤層與奧陶系灰巖水之間良好的隔水層。

1.2.2碎屑巖類層間隔水層主要巖性為泥巖、鋁土質泥巖，砂質泥巖，其特點是分布廣，厚度穩定，一般厚度3～5m，最厚可達15m，該隔水層呈層狀分布于各砂巖含水層之間，阻隔了各砂巖含水層之間的垂向水力聯系。

2礦井充水因素分析

礦井充水水源、充水通道、充水強度統稱為礦井充水的三大因素。

2.1礦井充水水源煤礦生產實踐表明，對礦井充水有影響的水源主要有大氣降水及地表水、構造水、含水層水及老空水。其影響程度，主要取決于上述各水體的發育程度或富水性，以及水體同開采煤層的關系。本礦井的主要充水水源為大氣降水、地表水體、含水層水等。本井田內季節性河流受大氣降水影響較大，因此大氣降水及地表水可成為重要的礦井涌水補給來源。3號煤層開采前的巷道開拓過程中，煤層頂板砂巖裂隙水將通過礦坑頂板冒落導水裂隙帶向礦坑充水，出現井筒和巷道頂板淋水現象，未來3號煤層開采后，二疊系砂巖裂隙含水層水將對礦井充水，具體表現為頂板淋水。3號煤層底板下有太原組幾層灰巖及砂巖，雖然水頭高出3號煤，但富水性弱，不具備向3號煤充水的條件，而奧灰水由于距3號煤約有100米以上的間隔，在無構造通道的情況下，尚不構成底板突水的危險。另據ZK9－1孔、井檢4孔資料(見表2)及突水系數法公式T=PM計算得3號煤層突水系數分別為T=0.037，T=0.039，均在安全范圍內。井田目前處于3號煤層基建時期，尚未進行煤層的開采，因此井田內無采空區。未來開采3號煤層后，采空區積水會對煤礦安全生產構成水患威脅。

2.2礦井充水通道據礦區水文地質條件分析，煤層開采礦坑充水通道主要有頂板之上的巖石裂隙帶、冒落導水裂隙帶、井筒、斷層破碎帶及封閉不良鉆孔。這些充水通道均可溝通煤層上下含水層之間的水力聯系，造成礦井充水。主要充水途徑為采動時形成的導水裂縫帶，導水裂縫帶的高度取決于煤層開采的破壞程度，按照經驗公式計算得導水裂縫帶最大高度為84.40m(見表3)。井田內地形最高標高932.60m，最低為胡底河河床標高670.20m。井田3#煤層標高在140～290m之間，3#煤層采后形成的導水裂縫帶未波及到地表，地表水不會影響井下3#煤層開采;3#煤層之上沒有可供開采煤層，亦不會受到上覆煤層采空區積水威脅。

2.3礦井充水強度目前該礦為基建礦，礦坑充水主要為井筒水及巷道掘進時的頂板淋水，水量不大，礦井涌水量在10～15m3/h。根據礦井安全專篇資料，預計礦井3#煤層達到設計產量60萬t/a時，礦井正常涌水量為220m3/h，礦井最大涌水量為370m3/h。

3礦井涌水量及其變化

礦井目前正在進行巷道的掘進，井筒滲水及巷道頂板淋水量較小，一般在10m3/h～15m3/h，預計未來開采3#煤層生產能力達到60萬t/a時，礦井涌水量在220m3/h～370m3/h之間。式中:HIi—導水裂縫帶高度(m);ΣM—煤層累計采厚(m)。由于井田內煤層埋藏較深，礦井涌水量受大氣降水影響不明顯，但隨著開采深度和開采面積的增加，礦井涌水量均會隨之增加。

4礦井開采受水害影響程度和防治水工作難易程度評價

4.1礦井開采受水害影響程度評價根據礦區水文地質條件及礦井實際生產情況分析，該礦區可能面臨的水害有4類。1)煤層頂板裂隙水井田未來開采3#煤層，其頂板砂巖裂隙含水層水為其主要充水水源。該含水層組為層間裂隙水，根據鉆孔抽水資料，單位涌水量0.0038～0.0851L/s•m，平均為0.0561L/s•m，滲透系數為0.0074～0.2070m/d，平均為0.1053m/d，為富水性弱的含水層組。現井下涌水主要為井筒和巷道頂板滲水，井筒淋水水量不大，未來開采3#煤層形成的導水裂縫帶會溝通上部含水層與煤層間的水力聯系，造成礦井涌水量增大。2)奧陶系灰巖水井田內3#煤層存在帶壓開采問題，經井檢孔數據計算得最大突水系數為0.039MPa/m，小于臨界突水系數0.06MPa/m，帶壓區相對安全。一般情況下不存在底板突水的危險，但是在構造破壞區域，特別是在未查明的導水斷層和導水陷落柱區域不排除發生底板突水的可能。3)大氣降水及地表水大氣降水及地表水可成為重要的礦井涌水補給來源，特別是當巷道或工作面接近地表河流胡底河時更具危險。4)采空區積水井田內目前無采空區積水，但未來開采3#煤層后，必會留下大面積采空區，因此，采空區積水是未來水害防治的重要防治對象。

4.2防治水工作難易程度評價對礦井充水有影響的主要水體為煤層頂板含水層水、奧陶系灰巖含水層水及大氣降水，導水通道主要為采動裂隙、斷層及陷落柱等。1)大氣降水與地表水的防治對于大氣降水及地表水的防治，應充分收集地面氣象降水量資料，綜合采用地面防排水工程、填堵塌陷區、洼地及隔水防滲漏等措施。井口附近的防洪溝、電纜溝在雨季前均要進行檢查和疏通，并對地表裂隙發育區進行填堵，防止地表水、大氣降水潰入井下。由于大氣降水量有限，地表河流位置清楚，地面塌陷位置與范圍易于查明，且降水具有時限性，防治水工作簡單易行。2)煤層頂板裂隙水的防治煤層頂板直接含水層為山西組砂巖裂隙含水層，含水層單層厚度均不大，且層間均有砂質泥巖或泥巖隔水層，為富水性弱的含水層組，水平與垂向上水力聯系及補給水源條件均較差。僅在冒落裂隙、斷層及陷落柱溝通多個含水層水的聯系時，初始水量會相對較大，但穩定水量較小，一般易于排泄疏干。3)煤層底板奧陶系灰巖巖溶裂隙水的防治井田內3#煤層帶壓區相對安全，一般情況下不存在底板突水的危險，但是在構造破壞區域，特別是在遇未查明的導水斷層和導水陷落柱區域仍存在突水危險，因此，應在井田內補充奧陶系灰巖水位長期觀測孔，對奧灰水進行長期觀測。

5礦井水文地質類型劃分

礦井未來開采3#煤層，所以主要針對3#煤進行礦井水文地質類型劃分(見表4)。1)受采掘破壞或影響的含水層及水體由于3#煤層埋藏較深，受采掘破壞或影響的頂板砂巖裂隙含水層可接受大氣降水的補給量少，補給條件差。頂板砂巖裂隙含水層單位涌水量0.0038～0.0851L/s•m，平均為0.0561L/s•m，滲透系數為0.0074～0.2070m/d，平均為0.1053m/d，為富水性弱的含水層組，屬于簡單型。2)礦井及周邊老空水分布狀況井田內無采空區積水，周邊相鄰處無生產礦井，近3年不存在采空區積水的威脅，因此屬于簡單型。3)礦井涌水量本礦開采3#煤層，現階段礦井涌水量為15～25m3/h，當礦井生產能力達到60萬t/a時，礦井正常涌水量220m3/h，最大涌水量370m3/h，屬于簡單型。4)突水量礦井3#煤層基建以來未發生過突水事故，因此屬于簡單型。5)開采受水害影響程度現階段處于基建時期，井田內不存在采空區積水，礦井涌水量主要來自于井筒滲水及巷道掘進時頂板淋水。未來開采3#煤層后，礦井充水水源主要為頂板砂巖裂隙含水層水。由于井田內3#煤層存在帶壓開采問題，根據計算，帶壓區位于相當會安全區，正常地段無底板突水威脅，但在構造破壞部位，奧陶系灰巖水對本礦安全生產構成潛在的水患威脅。此項為中等型。6)防治水工作難易程度針對本礦礦井水文地質特征，按照《煤礦防治水規定》要求，重點做好對頂板含水層水、奧陶系灰巖水及大氣降水與地表水的防治工作。從技術及經濟方面綜合考慮，防治水工作易于進行，此項為為中等型。綜上所述，針對第5條及第6條的評述，按分類依據就高不就低的原則，本礦開采3號煤層時，礦井水文地質類型為中等型。

6結語

礦井處于基建時期，未來3年主要水害隱患為含水層水、大氣降水和地表水以及奧陶系灰巖水，是否對煤層充水取決于構造(斷層、陷落柱等)導水程度。為此，在巷道掘進及未來煤層的開采過程中應堅持“預測預報、有掘必探、先探后掘、先治后采”原則，采用物探、鉆探、化探等手段進行綜合勘探。突水系數及導水裂縫帶的計算公式均為經驗公式，在煤層開采過程中為確保安全還需加強實際觀測，根據觀測結果進行相應的調整。

作者：王建彬程紹強李永軍單位：山西晉煤集團華北科技學院