陳沖

摘要： 水害防治工作一直是煤礦安全生產(chǎn)工作中的重中之重[1]。本文詳細(xì)論述了該井田的充水因素，通過(guò)對(duì)充水因素的分析，得出了該煤礦安全生產(chǎn)的主要充水含水層，為礦井安全生產(chǎn)提供可靠的理論指導(dǎo)，為這類(lèi)煤礦安全生產(chǎn)的防水工作提供參考。

Abstract： Water filling prevention and control work has always been the top priority of coal mine safety production[1]. In this paper， the water-filling factors of the field are discussed in detail. Based on the analysis of the water-filling factors， the main water-filled aquifer of the coal mine is got， which provides reliable theoretical guidance for the safe production of the mine and provides reference for waterproof work.

關(guān)鍵詞： 煤礦；含水層；水文地質(zhì)條件；采動(dòng)裂隙導(dǎo)水帶

Key words： coal mine；aquifer；hydrogeological condition；mining-induced fractures water diversion belt

中圖分類(lèi)號(hào)：P641.4+61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）16-0194-02

1 礦區(qū)水文地質(zhì)條件

本井田為全隱蔽的華北型石炭～二疊系煤田，煤系基底是奧陶系，沉積了石炭系中統(tǒng)本溪組、石盒子組、山西組、二疊系下統(tǒng)太原組，其上被新近系和第四系所覆蓋。主要含煤地層為山西組和太原組。

1.1 含水層

井田內(nèi)主要含水層自下而上依次是十下灰及奧陶系灰?guī)r、太原組三灰、底板砂巖、山西組3煤層頂、石盒子組砂巖、Q+N砂礫層。其中開(kāi)采上組煤的直接充水含水層包括太原組三灰、底板砂巖和、3煤層頂；開(kāi)采下組煤的直接充水含水層包括十下灰及奧灰。

1.1.1 新生界松散含水層

①第四系松散孔隙含水層。第四系地層為河湖相沉積廣布全區(qū)，由細(xì)砂、砂質(zhì)粘土和粉、粘土組成，與下伏新近系地層呈不整合接觸，厚131.80～188.10m，平均厚160.90m，東北薄，西南厚。砂層比較松散，連續(xù)性較好，透水性較強(qiáng)，單位涌水量0.6396L/s.m，其淺部直接接受大氣降水的補(bǔ)給，屬中等富水松散孔隙含水層。

②新近系。厚372.60～559.80m，平均419.99m，由粘土、砂質(zhì)粘土和砂礫層相間沉積組成。參考相關(guān)資料，其可分為上、下兩段：

上段（N2）：厚184.00～383.80m，平均216.59m。由雜色粘土、砂質(zhì)粘土與中、細(xì)砂層相間沉積而成。

下段（N1）：厚80.30～278.10m，平均203.40m。多以厚層粘土為主，粘土呈雜色，呈半固結(jié)狀。精查階段抽水試驗(yàn)，單位涌水量0.0001～0.0004l/s.m，富水性弱，說(shuō)明其屬富水性弱的松散孔隙承壓含水層，因?yàn)榈撞可皩臃植己秃惩敛煌?，局部可達(dá)到中等富水。

1.1.2 二疊系石盒子組砂巖含水層

該組主要分布于井田東部，有39孔揭露，含水層為中、細(xì)砂巖，砂巖單層厚度2.70～17.50m。多分布于斷層附近，漏水點(diǎn)下距3煤層間距，除位于斷層附近的Z-8、Z-11兩孔為99.80～177.24m外，其余4孔均大于200m，均位于采煤裂隙帶之上，通常不會(huì)對(duì)開(kāi)采上組煤層實(shí)現(xiàn)充水。

1.1.3 山西組3（3上、3下）煤層頂?shù)装迳皫r含水層

3（3上、3下）煤層頂、底板砂巖，統(tǒng)稱為3砂。厚14.10～49.75m，平均30.33m，以細(xì)砂巖為主，局部為中砂巖。據(jù)抽水試驗(yàn)資料，單位涌水量0.0020～0.0091l/s·m，富水性弱，這說(shuō)明3砂特征表現(xiàn)為補(bǔ)給條件差、徑流不暢。3砂為開(kāi)采2、3煤層直接充水含水層。

1.1.4 太原組石灰?guī)r巖溶裂隙含水層

①三灰厚5.12～9.84m，平均6.95m。據(jù)抽水資料，單位涌水量0.000319l～0.123l/ s·m，富水性弱～中等，說(shuō)明三灰富水性差異較大。三灰上距3煤層50.25～72.95m，平均58.18m，是開(kāi)采3煤層底板進(jìn)水的直接充水含水層。

②十下灰。井田內(nèi)12孔揭露，厚3.70～8.90m，平均6.14m。淺部裂隙發(fā)育，局部有溶蝕現(xiàn)象，充填方解石與泥質(zhì)。據(jù)251號(hào)孔抽水資料，單位涌水量0.0001866L/s·m。本井田精查階段未對(duì)十下灰進(jìn)行抽水試驗(yàn)，其富水性有待進(jìn)一步勘探證實(shí)。十下灰為開(kāi)采16煤層的直接充水含水層，是16煤層頂板。

1.1.5 奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層

井田內(nèi)有3孔揭露，揭露厚度5.16～53.96m，其中僅有Z-7號(hào)孔揭露厚度大于50m，巖性為淺灰至棕灰色、厚層狀石灰?guī)r，內(nèi)有縫隙，有的縫隙內(nèi)有填充物?？碧诫A段未作抽水試驗(yàn)，同時(shí)16煤層下距奧灰僅37.20～42.69m，壓蓋隔水層較薄，靜水壓力大，因此，奧灰水對(duì)開(kāi)采下組煤層的威脅程度有待進(jìn)一步勘探證實(shí)。

1.2 隔水層

隔水層有第四系、新近系粘土類(lèi)隔水層；太原組泥巖、粉砂巖類(lèi)隔水層；本溪組鐵鋁質(zhì)泥巖；下二疊統(tǒng)雜色泥巖、粉砂巖隔水層；上二疊統(tǒng)泥巖、粉砂巖、鋁土巖等隔水層。

1.3 水文地質(zhì)類(lèi)型

太原組三灰、底板砂巖、3煤層頂為井田內(nèi)上組煤的直接充水含水層。3砂裂隙含水層，富水性弱，三灰?guī)r溶裂隙含水層的富水性弱至中等，其補(bǔ)給條件較差，因此不難發(fā)現(xiàn)該組煤的水文地質(zhì)類(lèi)型為裂隙、巖溶類(lèi)簡(jiǎn)單～中等型。太原組十下灰和奧灰為下組煤的直接充水含水層。下組煤的水文地質(zhì)類(lèi)型為裂隙巖溶類(lèi)中等偏復(fù)雜型。

2 充水因素分析

2.1 上組煤充水因素

實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，上組煤開(kāi)采的主要充水途徑為直接揭露含水層的井巷工程、底板破壞裂隙帶、受采動(dòng)影響而造成的頂板冒裂導(dǎo)水帶，以及導(dǎo)水的斷裂構(gòu)造。采動(dòng)裂隙導(dǎo)水帶[2]是其主要正常充水方式，因此在分析上組煤充水因素時(shí)，必須考慮煤層采動(dòng)裂隙的影響范圍。

采區(qū)內(nèi)3煤層厚1.79～13.03m（含夾矸）。采用其全煤厚綜放開(kāi)采條件下，導(dǎo)水裂縫帶最大高度與采煤的關(guān)系[3]：

計(jì)算了全煤厚綜放開(kāi)采條件下，3煤層導(dǎo)水裂隙帶高度。經(jīng)計(jì)算，3煤累計(jì)可采厚度最厚為9.04m，冒裂高度80.62m，只有Z-18號(hào)孔冒裂帶至N1間距最小，為57.68m外（見(jiàn)表1），其余鉆孔N1～3煤間距與冒裂高度之差均大于100m。因此，采區(qū)范圍內(nèi)，正常情況下新近系底部砂層與開(kāi)采3煤層關(guān)系不大。

石盒子組砂巖的所有漏水點(diǎn)均位于采煤裂隙帶之上，通常不會(huì)對(duì)開(kāi)采上組煤實(shí)現(xiàn)充水。

計(jì)算三灰與3煤最大間距71.05m（X-3）時(shí)，其突水系數(shù)為0.14MPa/m（式中Cp取8m），大于0.1MPa/m。因此，三灰為3煤層開(kāi)采時(shí)底板進(jìn)水的直接充水含水層。

2.2 下組煤充水因素

采區(qū)范圍內(nèi)ZS-4、ZS-6兩孔揭露下組煤，其充水因素結(jié)合精查勘探成果評(píng)述如下。

2.2.1 15上煤層充水因素

15上煤上距三灰57.41～62.30m，平均59.86m。15上煤層厚0.91～1.25m，平均1.07m。正常情況下，開(kāi)采15上煤層與三灰無(wú)關(guān)。因此，開(kāi)采15上煤其頂板冒裂帶影響范圍內(nèi)有七～九灰。

2.2.2 16上、17煤充水因素

十下灰?guī)r是16上煤層直接頂板，是其直接充水含水層。采區(qū)內(nèi)無(wú)揭?jiàn)W灰孔，據(jù)精查成果16上煤層下距奧灰37.20～42.69m，充分考慮16煤層至奧灰間的各項(xiàng)實(shí)際情況，分析奧灰水底鼓的可能性，采用L-14孔抽水試驗(yàn)，按照以下公式，奧灰靜水位標(biāo)高36.05m計(jì)算突水系數(shù)

式中采礦對(duì)底板隔水層的擾動(dòng)破壞厚度取8m，計(jì)算井田內(nèi)奧灰突水系數(shù)為0.22～0.27MPa/m（見(jiàn)表2），TS均≧0.20MPa/m。由此可知，該煤層開(kāi)采存在嚴(yán)重的底鼓突水威脅，不能繼續(xù)開(kāi)采。

但需要注意的是，該方法由于揭露奧灰鉆孔較少，還存在一定的局限性，尚有較大的完善空間。

3 結(jié)論

①開(kāi)采上組煤的直接充水含水層為3煤頂、底板砂巖含水層及三灰。奧灰水對(duì)16、17、煤層開(kāi)采有嚴(yán)重底鼓突水威脅，影響煤層正常開(kāi)采。應(yīng)利用鉆探物探等手段提前探明富水區(qū)區(qū)域，對(duì)于富水區(qū)強(qiáng)的區(qū)域，對(duì)安全生產(chǎn)造成影響的，提前進(jìn)行疏放水。②對(duì)于影響開(kāi)采的有漏水隱患的不良鉆孔要及時(shí)封閉，消除鉆孔導(dǎo)水隱患。③在開(kāi)采到富水性強(qiáng)的地層區(qū)域、以及有斷層或?qū)严稁Оl(fā)育的區(qū)域，一定要做好含水層動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作，有疑必探，先治后采。

參考文獻(xiàn)：

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