北嶺井田水文地質類型劃分探討

高鵬浩　竇江搏　林明鐘　王虎　趙軍婷

摘要：為保證煤礦安全生產，本文以北嶺井田為研究對象，根據《煤礦防治水規定》相關要求，重點分析礦井含、隔水層特征，含水層富水性，礦井充水條件，礦井及周邊老空水分布以及礦井實際涌水情況，進行礦井水文地質類型劃分，為礦井安全生產和防治水工作指明方向。

Abstract： In order to ensure the safe production of coal mine， this paper takes Beiling field as the object of study. According to the relevant requirements of "Coal Mine Water Control and Control Provisions"， it mainly analyzes the characteristics of mine aquifer and aquitard， aquifer water richness， mine water filling condition， water distribution and the actual situation of mine water gushing， to divide mine hydrogeology type， in order to specify the direction for the mine safety production and water prevention and control.

關鍵詞：煤礦；水文地質特征；水文地質類型劃分

Key words： coal mine；hydrogeological characteristics；hydrogeological type classification

中圖分類號：P641.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）05-0179-02

1 研究區概況

北嶺井田隸屬于朔州市平魯區管轄，東西長2km，南北寬1.26km，面積約2.0168km2。主要含煤地層為山西組和太原組，可采煤層分別為4#、9#、11#，批準可采太原組4#煤層，生產規模約為90萬噸/年。本區屬典型的黃土丘陵地貌，降雨分布不均且蒸發量大，區內主要分布有馬關河、七里河兩條河流，均屬海河流域桑干河水系。該區煤炭儲量豐富，采礦業為支柱產業。本地區除寧武煤田內各鄉鎮以煤炭能源為經濟主導外，大部分地區還是以農業經濟為主，其它產業不發達，縱觀朔州市平魯區的經濟是以能源產業為主。

2 礦井水文地質

2.1 含水層和隔水層

根據巖性組合及含水層的水力性質，自上而下將含水層劃分如下：

①第四系松散孔隙含水層；②上石盒子組底部K6砂巖裂隙含水層；③下石盒子組底部K4砂巖裂隙含水層；④山西組底部K3砂巖裂隙含水層；⑤太原組頂部T3+4砂巖裂隙含水層；⑥太原組底部T2砂巖裂隙含水層。

總體而言，井田范圍內砂巖裂隙含水層分布較為穩定，但厚度變化較大，相對厚度可達76.28m，厚度由于受礦區內向背斜構造的影響，變化幅度較大，采區內呈現由中部向東西兩側逐漸變薄，并在東部又變厚的趨勢。

2.2 礦井充水水源

2.2.1 地表水

由于馬關河支流巖層裂隙比較發育，透水性較好，該地段4#煤導水裂隙帶能溝通至地表，因此地表水是礦井充水的主要水源。

2.2.2 頂板砂巖裂隙水

評價4#煤頂板導水裂隙帶發育高度采用公式：

式中：Hli-導水裂隙帶高度（m）；

M-有效采厚（m）。

計算結果Hli=173.63m，4#煤頂板埋深148.26m，這一結果說明，煤層頂板所有含水層都會受到采煤影響，使其中的地下水流入礦井。

2.2.3 奧陶系灰巖含水層

本地層在井田范圍內埋藏較深，為井田范圍內11#煤層底部主要含水層。據鉆孔資料，地層上部主要由組織致密、隔水性能相對良好的結晶質石灰巖和白云質灰巖組成，且未見巖溶。據資料顯示，井田范圍內奧灰水位標高均低于11#煤層底板，奧灰水突水可能性很小。

3 礦井水文地質類型劃分

根據《煤礦防治水規定》，對受采掘破壞或影響的含水層及水體、含水層富水性、補給條件，礦井及周邊老空水分布情況，礦井正常涌水量和最大涌水量，突水量，開采受水害影響程度和防治水工作難易程度等項的分析，把礦井水文地質劃分為簡單、中等、復雜、極復雜四種類型，分類依據的原則是就高不就低。

3.1 受采掘破壞影響的含水層及水體

4#煤直接充水水源主要來自山西組底部K3砂巖，上、下石盒子組底部K6、K4砂巖及層間砂巖含水層，以及采空積水，其次是溝谷部位的孔隙水；間接充水水源為導水裂隙帶以上未被溝通的孔隙水或地表水，充水強度較小。全區大部分地段富水性弱，由于井田內地下水以順層徑流為主，垂向越層的水力聯系甚弱。

補給來源主要包括兩部分，一是地表水體的入滲補給，二是豐水期大氣降水的直接或間接入滲補給，二者的補給條件差。由抽水試驗可知，礦井最大單位涌水量q≤0.1l/s·m。因此確定含水層性質及補給條件劃分為補給條件差，補給來源少，即劃分為簡單類型。

3.2 礦井及周邊老空水分布情況

北嶺井田內及礦井周邊存在4#煤采空區，井田內采空區積水位置、積水面積和水量清楚，抽排完成后對開采基本沒有影響。礦區周圍采空區位置、范圍已基本查清，積水情況基本排除，且周邊礦井距離北嶺井田較遠，對礦井生產影響不大。因此確定該類別為中等類型。

3.3 礦井涌水量

該礦井涌水量主要為各工作面運輸巷及回風巷出水量，據2014～2016年全礦監測涌水量資料，北嶺井田礦井涌水量監測最大值為30m3/h，最小為20m3/h，平均涌水量為22.73m3/h（可視為正常涌水量）。因此確定礦井涌水量類別為簡單類型。endprint

3.4 突水量

北嶺井田至今未發生過突水事故，因此確定突水量類別劃分為簡單類型。

3.5 開采受水害影響程度

井田內含水層自身富水性相對較弱，且大氣降水的入滲補給能力差，即使導水裂隙帶能夠溝通至第四系和地表，對煤層正常開采也并不會造成太大影響。據4#煤頂板以上抽水試驗，單位涌水量為0.00006～0.042l/s·m，全區富水性弱。隨著近幾年礦井排水工程的進行，煤層頂板砂巖含水層水位有所下降。目前，采掘工程基本不受水害影響，因此該類別確定為簡單類型。

3.6 礦井防治水工作難易程度

北嶺井田目前主采4#煤層，就開采4#煤層情況，礦井涌水方式主要以頂板淋水為主，并偶有采空區滲水情況，頂板砂巖裂隙水為主要的涌水水源，其補給來源主要為大氣降水入滲和地表水補給。因此對水害的防治，應采取防、排相結合的方法，即地表防洪處理與井上、下超前疏排水工程等相結合。目前，井上、下疏排水工程技術成熟，經濟效益良好，防治水工作易于進行，因此劃分該類別為中等型。

綜上所述，如表2，并依據《煤礦防治水規定》，將北嶺井田礦井水文地質類型劃分為中等型。

4 結論

①北嶺井田開采4#煤層，礦井水主要來自煤層頂板K3、K4、K6砂巖含水層。由于含水層裂隙閉合，連通性差，故一般情況下不會造成嚴重威脅，但考慮到煤層導水裂隙帶基本全部溝通至地表，回采后如果溝通上部強含水層或水體時，則有可能造成水害事故；

②奧灰含水層距4#煤層較遠，屬于非帶壓開采，一般情況下不會對開采造成影響，但由于井田內斷層比較發育，奧灰水可能通過這些地質異常體涌入礦井，危及煤礦安全；

③4#煤層頂板砂巖裂隙含水層富水性弱，因此可以采用頂板砂巖水疏放技術和配備合適的排水設備等措施減少頂板砂巖裂隙水對4#煤層采掘工程的影響。

參考文獻：

[1]武強，崔芳鵬，趙蘇啟，等.礦井水害類型劃分及主要特征分析[J].煤炭學報，2013（04）：561-565.

[2]武強，趙蘇啟，李競生，等.《煤礦防治水規定》編制背景與要點[J].煤炭學報，2011（01）：70-74.

[3]白玉杰.煤礦水害原因分析及防治技術[J].煤炭技術，2009，

28（11）：85-87.

[4]李白英.中國煤礦井水文地質類型的劃分及防治水對策[J].山東礦業學院學報，1982（01）：133-157.

[5]李勛千，任素貞.我國煤礦井水文地質類型劃分研究[J].煤炭學報，1992（02）：89-96.

[6]馮書順，王小龍，高鵬浩，孫國凱.基于解析法和比擬法的礦井涌水量預測[J].內蒙古煤炭經濟，2016（12）：111-112.

[7]楊占軍，崔芳鵬，蘇俊輝，等.霍州煤電團柏礦礦井水文地質類型分析與劃分[J].煤，2014（09）：18-19.endprint