礦井區域水文地質特征思考范文

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摘要

為了公司七采區后組煤能夠安全帶壓開采，根據全礦井水文動態規律，從突水事故特征、涌水量、歷年水文觀測數據三個方面對六采區水文地質特征進行了分析總結，對今后礦井生產，特別是七采區后組煤開采過程中的防治水工作提供了技術依據。

關鍵詞

采區水文地質特征；水文動態觀測

山東盛泉礦業有限公司是開采50多年的老礦井，資源匱乏，上組煤2、4、6煤層已基本回采完畢，目前正在開采高灰、高硫的后組11、13、15煤層。11、13、15煤層距離底板徐奧灰較近，工作面開采受底板承壓水威脅。礦井分為兩個水平，分別為-115m、-250m水平，六采區后組位于礦井-250m水平，六采下山采區于2004年進行開拓、開采，至今已生產了11、13、15三個煤層，其中11煤層已基本回采完畢，13煤層還剩1個工作面（61304工作面目前正在生產），15煤層已進入采區回收階段。最深開采標高達到了-500m，為保證六采區后組煤工作面能夠安全帶壓開采，防治水專業做了大量的工作，自2005年至今積累了大量的六采區水文觀測資料，有必要對六采區水文地質特征進行一次綜合分析，查明各含水層的富水特征以及含水層之間的聯通性，對今后礦井生產，特別是七采區生產提供可了靠的技術數據。

1六采區水文地質特征研究

六采區位于礦井西北部，西北部為F2斷層，南部為F14斷層，東部以F13斷層與五采區相鄰、以F3斷層與七采區相鄰，六采區目前處于煤柱回收階段，除剩余3個工作面（61304、61504、61503）其他已基本回采完畢。六采區開拓、開采過程中收集了大量的水文地質資料，下面從突水特征、涌水量、水文動態觀測三個方面對六采區水文地質特征進行分析總結。

1.1六采區歷年突水特征分析自礦井六采區開拓以來，六采區先后經過7次突水、出水事故，其中四灰出水事故6次，占86%；奧灰出水事故1次，占14%。六采區四灰突水點多，突水量不大，說明四灰富水性比較普遍但不強，且為裂隙型水；四灰的水壓并沒有隨埋深增加而明顯增加的特征，說明六采區水文地質單元相對獨立，與其他水文地質單元之間水力聯系較差，甚至不發生聯系。四灰突水后最大突水量和穩定突水量比值較大，在0.8~2.5之間，說明四灰發生突水時，動態水補給不充足，反映了井田內四灰水以靜儲量為主。四灰突水的通道都為巷道掘進揭露四灰或放炮產生裂隙導致，說明在區域范圍內四灰作為底板水對11煤層工作面開采影響不大，但考慮其13煤層頂板水，將成為13煤層工作面開采的主要充水水源。六采區奧灰突水點少，突水量不大，說明奧灰富水性不強，且以裂隙型水為主。奧灰水溫比較穩定，基本上在22°~23°C，說明井田范圍內奧灰含水層與外界的交換能力差。奧灰總體突水量不大，說明井田范圍內奧灰巖溶徑流帶發育差，即奧灰巖溶不發育。每次奧灰突水的通道都為斷層，說明在本井田范圍內斷裂構造是引發奧水突水的主控因素。六采區雖然沒有發生徐草灰突水事故，但通過全礦井2次徐灰突水事故分析，徐草灰的突水特征與奧灰比較相似。

1.2六采后組煤開采區域涌水量分析六采區充水水源主要為徐草灰及奧灰，隨著六采區開采深度的延伸，巷道在開拓過程中直接揭露四灰含水層時，發生多次四灰突水事故。當開采下組13、15煤層時，四灰含水層成為主要充水含水層，礦井涌水量增大；同時由于徐、奧灰水的疏放，也增大了礦井涌水量。隨著四灰的疏干，六采區涌水量的大小基本取決于徐、奧灰含水層的疏放。六采區的涌水量總體波動幅度不大，水量相對穩定，說明六采區的水文地質條件簡單，供水水源比較清晰。最大涌水量、最小涌水量和平均涌水量變化不大，說明在整個六采區范圍內，供水水源不存在突變性，且最大涌水量和平均涌水量比值在1.0~1.5之間，說明供水水源無論是類型還是水量都相對穩定。

1.3六采區水文動態觀測數據公司自2004年至2015年，共計施工27個鉆孔，其中徐草灰鉆孔21個、奧灰鉆孔6個。通過多年疏放，徐草灰水位由2004年10月份的-213.0m（04徐1水文觀測孔）降至2015年10月底的-292m（15徐1水文觀測孔），降幅達79m；奧灰水位由2005年5月份的-193.2m（05奧1水文觀測孔）降至2015年10月份的-277m（15奧1水文觀測孔），降幅達84m。通過施工疏放水鉆孔對底板徐草灰、奧灰含水層進行疏放，水位降幅較大，說明徐草灰、奧灰富水性不強，且以裂隙型水為主。徐草灰、奧灰與外界的交換能力差，六采區水文地質單元相對獨立，與其他水文地質單元之間水力聯系較差，甚至不發生聯系。

1.4六采區水文地質特征通過從六采區突水特征、涌水量構成、水文動態觀測數據三個方面分析，總結出六采區水文地質特征如下：（1）區域內地質構造對水文動態規律影響不大，只有F14斷層對六采區水文動態有一定影響。（2）區域主要涌水量取決于徐、奧灰含水層的疏放量。（3）四灰的富水性在井田內各采區水文地質單元相對獨立，不同水文地質單元之間水力聯系較差，甚至不發生聯系。（4）區域涌水量隨開采面積增大而增大，然后趨于穩定后開始減小。

2提出七采區水害防治技術途徑及實施情況

2.1七采區水害防治技術途徑七采區位于六采區東部，以F3斷層相鄰，水文地質特征具有類比性，根據六采區水文地質特征，對七采區后組11、13、15煤層開采提出了以下水害防治技術途徑。（1）在七采區施工徐草灰、奧灰及四灰水文觀測孔，實時觀測水壓數據，工作面開采前對工作面底板含水性進行物探，根據物探結果在含水異常區施工疏放水鉆孔，不斷對底板含水層進行疏水降壓。并對觀測數據進行整理存檔。（2）根據七采區開拓設計方案，制定F14斷層及相連斷層探查方案，探查確定斷層位置后，根據《煤礦防治水規定》留設斷層防隔水煤巖柱。開采施工時嚴禁進入斷層防水煤柱內施工。（3）開采七采區11煤層時，先施工水文觀測孔對四灰水文情況進行初步探查，掌握初步數據，開采13煤層時，巷道首次揭露四灰時，必須編制專門的探放水設計，對四灰富水性進行探查，提前制定防治措施，保證巷道安全施工。（4）控制工作面開采跨度，由于盛泉井田落差小于5m的斷裂構造十分發育，對底板隔水強度和隔水性能的降低影響很大，因此工作面開采后，礦山壓力對底板的破壞深度，要比同樣開采尺度下構造不發育的礦井底板破壞深度大。為了減少底板破壞深度，防止底板破壞型的工作面突水，建議下組煤開采的跨度（斜長）不要超過120m，特別是15煤層開采最好控制在90m左右。

2.2七采區防治措施實施情況七采區自2010年開始開拓雙下山，首先開采七采區十一煤層，根據提出的七采區水害防治技術途徑，公司2013年在七采區施工了四灰、徐草灰、奧灰水文觀測孔，四灰水位為-365m（水壓0.01MPa，鉆孔標高-366m），水量0.5m³/h；徐草灰水位為-272m（水壓0.94MPa，鉆孔標高-366m），水量1m³/h；奧灰水位為-253m（水壓1.13MPa，鉆孔標高-366m），水量6m³/h；可以看出：徐草灰、奧灰水壓雖然較大，但水量較小，說明徐草灰、奧灰富水性不強，且與外界聯系較差，甚至無聯系，四灰、徐草灰、奧灰之間不存在連通性。公司71102運輸巷對F14及F14相連斷層F4斷層進行了探查，經探查F4斷層不含水也不導水，F14斷層對盤奧灰含水層，鉆孔揭露F14斷層是鉆孔出水，水壓為1.36MPa，出水量10m³/h，后逐漸降為1.1MPa、5m³/h，根據《煤礦防治水規定》對F14斷層留設了防水煤柱后，對鉆孔進行封孔。由此可以看出F14斷層也對七采區水文地質特征有一定影響。

3結論

通過對六采區區域水文地質特征研究，采用類比法提出七采區水害防治途徑并有效實施，六、七采區水文地質特征具有相似性，將六采區開采過程中出現的問題及好的做法運用到七采區，首先是在七采區施工了水文觀測孔，對F14斷層進行了探查并留設了防水煤柱，工作面開采前及時進行物探，避免了水害事故的發生，為下一步開采13煤層時對四灰探查，開采15煤層加強底板徐草灰水的疏放均提出了可靠的技術依據。研究分析結果對七采區開采期間的水害防治管理具有實際性意義，更適合實際生產需要，保證了七采區后組煤安全帶壓開采。

作者：高巖 楊旭 單位：山東盛泉礦業有限公司