礦井水文地質類型劃分研究

杜竹林琪

(山西省煤炭地質水文勘查研究院，山西 太原 030006)

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礦井水文地質類型劃分研究

杜竹林琪

(山西省煤炭地質水文勘查研究院，山西 太原 030006)

結合某礦井的水文地質條件，分析了該礦井含水層、隔水層、充水條件、水力聯系等情況，研究了其水文地質特征及礦井防治水工作，并根據相關規定，對礦井水文地質類型進行劃分，指出該礦井水文地質類型屬于中等類型，但亦應加強探放水以及水文地質觀測工作，保證礦井生產的安全進行。

礦井，水文地質條件，涌水量，防治水

0 引言

我國作為典型的多煤、少油、少氣國家之一，長期以來煤炭一直是推動國家現代化發展的基礎能源，根據相關資料統計煤炭在我國能源使用總占比中達50%以上。但是我國煤炭資源的廣泛分布也使得煤礦水文地質條件復雜多變，類型繁多的礦井水文地質災害成為威脅井下生產作業安全的主要因素之一。鑒于各個礦區水文地質狀況的千變萬化，如何實現礦區水文地質環境的有效勘測，成為指導生產作業防治水，保障回采安全的關鍵所在。目前我國針對礦井水文地質類型的劃分標準早已制定多年，并先后經歷了多次的修訂完善，但在現階段各大礦區水文地質類型劃分作業中，部分指標存在工程師個人界定明顯的現象，導致最終判定結果客觀性不足，鑒于此進一步針對礦井水文地質類型劃分展開分析研究，進一步細分相關評判標準，便成為后續相關研究的重中之重。

1 工程概述

某礦井井田位于一丘陵地帶，整體地勢東南高西北低，且有明顯的地勢起伏。區域內有河流穿過井田，地區氣候屬于北溫帶半濕潤季風區。根據已有的地質勘探資料得到，井田范圍內地質構造較為簡單，地層整體呈向斜構造，局部有小的短軸褶曲分布。礦區范圍內有3組含煤地層，分別為太原組和山西組；煤層產狀較為穩定，平均厚度在6.12 m。目前，-505水平和-850水平基本已開采完畢，現階段主采3號煤層。根據已完成水平的開采經驗，3號煤層可能造成頂底板突水影響，水量預計在3 m3/h～8 m3/h，但由于上兩個水平開采中的探放作用，-1 030 m水平開采水量不大，且受地表水影響較小，因此，礦井水文地質條件亦屬于簡單型。

2 礦井水文地質條件

2.1 水文地質概況

井田范圍內的含水層主要有4層，其充水特性見表1。礦井的主要隔水層有5組，其分別為第四系下部巖層、石盒子組、下二疊統黑山段巖層、山西組與三灰巖之間隔水層以及17號煤與奧灰水之間的隔水層組。井田所屬煤系地層中，寒武系灰巖在地表有較大面積的出露，地表水源會通過其向地下滲入，并通過斷層向其他含水層進行水源補給。同時，由于第四系下部隔水層厚度不一，加上工程擾動等因素使得其隔水性有差別，部分第四系水會發生下滲。而地下水的排泄主要是泉水涌出和地下水抽排，近幾年由于地下水開采強度增加，人工排泄逐漸成為區域地下水的主要排泄途徑。

表1 礦井主要含水層及其特性

2.2 礦井充水因素

井田周圍并不存在老窯積水，且礦井生產采用條帶式開采，故礦井在未來一定時期內不會受老窯、老空積水影響。煤層直接充水層有3組，分別為煤層頂底板砂巖裂隙含水層以及太原組三灰巖溶裂隙含水層。礦井的充水通道有多種，包括斷層、采動裂隙、封閉不良的鉆孔以及巖溶陷落柱等，不同形式的導水通道的導水性存在差異。受開采條件的影響，斷層、采動裂隙以及封閉不良的鉆孔的導水性較弱，對采掘活動的影響較小，但仍需做好探查與預防工作?，F階段對井田內陷落柱探測程度不夠，其是礦井生產主要的安全隱患。

3 礦井水文地質特征

3.1 礦井涌水量

經過3號煤層初期投產實驗得到，礦井涌水量以頂板涌水為主，其他還包括底板砂巖涌水和三灰涌水，其中三灰涌水量所占比重最小。工作面布置采用條帶式布置，巷道掘進會穿過三灰含水層，形成補水通道，需重點考慮三灰涌水情況。下階段所開采33采區水文地質條件與初期較為類似，而其煤層開采埋深較大，以就高不就低的原則，預計礦井的正常涌水量為208.7 m3/h，最大值為292.20 m3/h。根據以往開采經驗得出，三灰含水層富水性極不均勻，遇到斷層構造其涌水量可能突然增加；同時，以往三灰含水層揭露時，涌水主要為靜儲量，但初期涌水量較大，需做好預防和探放水工作。

3.2 采掘活動受水害影響

礦井開采過程中發生過不同規模的突水現象，包括頂板砂巖突水、底板砂巖裂隙含水層突水以及三會巖溶突水。根據歷次突水數據得到，礦井年平均正常涌水量在79.05 m3/h，最大用水量為143.2 m3/h。抽水實驗結果顯示，3號煤頂底板和三灰含水層的單位涌水量分別為0.72×10-3L/(s·m)，0.016 L/(s·m)，突水點不超過60 m3/h。同時，對煤層地下水水質進行檢測，得出該水平地下水礦化程度較低，水流并不通暢，這也說明3號煤層地下水主要為靜儲量，或地下水補給條件不良。

現階段主采煤層埋深超過1 000 m，且上水平抽放采空區積水較為徹底，因此，本煤層開采受老窯積水影響程度較低。但由于煤層回采采用條帶式開采，工作面沿著傾向布置，在回采下部采區時可能存在一定積水。而根據密閉觀測孔觀測得出，孔內并未出現涌水，積水空間與水量十分有限，故不會對生產造成影響，礦井開采受水害影響程度中等。

3.3 防治水難易程度

3號煤層頂底板條件良好，地下水經上兩個水平探放，本煤層頂底板水量較小，故不會對煤層開采較大造成較大的影響。但需注意，在工作面推進斷層的過程中，需要做好斷層破碎帶的抽排疏防工作，由于斷層帶與上部采空區有一定的導通性，故其工作量較大。而由于上方采空區積水排放較為徹底，3號煤層中斷層導水性并不強。同時，現有勘探技術較為先進，故工作面過斷層不會造成較大影響。

對于封閉不良鉆孔，在采掘過程中接近時需要圈定探水線，并做好相應的探水作業，整體任務量較小。而對于開采過程中揭露的陷落柱，其全貌并未完全揭露，但已揭露的情況顯示并未對安全開采造成較大影響，需要在后期對其發育規律進行進一步研究。在特殊情況下，可采取綜合物探技術對其進行勘探，保障礦井安全生產。綜合分析得到，礦井防治水難度不大，易于開展防治水工作，防治水難度屬于中等。

4 礦井水文地質類型劃分

按照煤礦防治水規定，結合上述分析結果，對該礦井水文地質類型進行劃分如下：

1)礦井現階段主采煤層有3層，且煤層頂底板均為含水層，包括頂底板的砂巖和灰巖巖溶裂隙含水層。經初期水文地質勘察以及生產揭露驗證，井田范圍內的含水層均為弱含水層，水源補給條件較差。頂底板含水層和三灰巖溶裂隙含水層的單位涌水量分別為0.000 723 L/(s·m)，0.015 68 L/(s·m)，均不超過0.1 L/(s·m)，因此，判定此項屬于簡單類型。

2)礦井生產開采還受到老窯積水的影響，包括-850 m水平以下的采空區積水和周邊老窯水(含水量最大的為單家村礦采空區積水)，但此積水水量有限，且位置、范圍、產狀等都已探明，因此判定老窯積水項屬于中等。

3)結合礦井勘探結果，通過礦井涌水量計算，得到礦井預計的正常涌水量在208.8 m3/h，最大值不超過292.20 m3/h，此項屬于簡單類型。

4)根據礦井揭露的現有突水點數據情況分析，礦井最大突水量為58.86 m3/h，不超過60 m3/h，礦井突水點情況屬于簡單類型。

5)礦井自建井到投產階段，所揭露的陷落柱僅有一處。但由于此陷落柱位置較為特殊，可能會對礦井正常生產造成影響。因此，判定屬于中等型。

6)礦井防治水工作難度較小，但由于礦井水文地質條件較為復雜，因此，礦井防治水屬于中等。

綜上分析可知，在礦井煤炭開采過程中，除第一、第三和第四項屬于簡單型，其余均為中等型。以最高等級來衡量礦井水文地質類型，綜合確定本礦屬于水文地質類型中等礦井。

5 結語

雖然3號煤層水文地質條件為簡單型，且井田范圍內的地質構造富水性及導水性較弱，但煤層開采中仍有遭受水害的可能。因此，在煤層開采中仍需要加強探放水工作，同時做好礦井用水的實時監測與數據分析工作，避免礦井水患的出現，保障礦井生產的安全進行。

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On hydrological classification of mines

Du Zhulinqi

(ShanxiCoalGeologicalandHydrologicalSurveyandResearchInstitute,Taiyuan030006,China)

Combining with the geological and hydrological conditions of some mines, the paper analyzes the circumstances at water-bearing stratums, water-resisting stratum, water-filled condition, and hydropower, researches its hydrological and geological conditions and water prevention in mines, classifies the hydrological and geological types of the mine according to related regulations, and points out the hydrological and geological type of the mine belongs to the medium, but it is necessary to enhance the water exploration, hydrological and geological work, and ensure the safety of the mine production.

mine, hydrological and geological conditions, water inflow, prevention water

1009-6825(2016)31-0101-02

2016-08-25

杜竹林琪(1984- )，女，助理工程師

P694

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