演馬莊礦水文地質特征研究

湯亞瓊

（湖南省煤田地質局第二勘探隊，412000）

1 區域水文地質

1.1 巖溶地下水補給、徑流與排泄

大氣降水為焦作煤田巖溶裂隙水的主要補給來源，西部、北部裸露山區廣泛出露的石灰巖是巖溶地下水良好的補給場所，屬九里山巖溶水系統，補給面積約4900km2，天然資源量為38541萬m3/a。其中灰巖裸露補給區面積1395km2，大氣降水補給量10～15m3/s、河流及水庫滲入補給量26.28m3/s。

在天然狀態下，地下水水力坡度為11‰，徑流區為5‰，進入煤田后為2～0.44‰。雙頭泉巖溶水的石灰巖裸露區為焦作礦區巖溶水的直接補給區，演馬莊礦區即處于該區的徑流排泄區內。巖溶水一部分沿山前沖洪積扇形成泉群排泄，總排泄量3.14～14.3m3/s，其中，九里山泉群流量9.2m3/s，百泉最大流量2.32m3/s；另一部分向深部循環徑流或由人工排泄。

2 礦井水文地質

2.1 井田邊界及其水力性質

生產實踐證實，礦井西北部的二1煤層露頭被新生界砂礫層覆蓋，奧陶系、石炭系灰巖與沖積層直接接觸，并相互發生水力聯系，形成強補給邊界；南部鳳凰嶺斷層落差180m，北升南降，造成區內二1煤層、灰巖含水層與區外富水性弱的二疊系地層對接，形成阻水邊界；從充水情況分析，礦井水主要來自西部，為西部充水邊界；東部與九里山礦區相接，水力聯系密切，為東部充水邊界。

2.2 煤層底板含水層

2.2.1 奧陶系灰巖（O2）含水層

O2灰巖厚約400m，一般上距二1煤層100m左右、平均105.53m。巖溶裂隙發育，富水性極強，水頭高、水壓大之特征，是威脅礦井安全的主要含水層。根據巖性特征、富水程度和對二1煤層開采影響，可分為上下兩段：上段O22-2+O23厚220m，單位涌水量1.1～37.9L/s·m；下段O21-2厚70～80m、單位涌水量0.5～1.0L/s·m，兩段之間被厚50～60m灰色角礫狀泥灰巖隔斷。井田內具有統一地下水位。

2.2.2 石炭系灰巖含水層

石炭系灰巖9層，總厚一般20～35m。其中L8、L2兩層灰巖分布較穩定，富水性強，分述如下：

① L2灰巖含水層。

厚4.82～14.34m，一般9～11m，平均10.81m，一般上距二1煤層70～80m、平均73.58m；下距O2灰巖11.72～37.52m，一般約20m，平均21.24m；是二1煤層底板間接充水含水層。據鉆孔注水試驗，單位涌水量1.81～7.15L/s·m，滲透系數5～20m/d。富水性極強，與O2灰巖含水層聯系密切。

②L8灰巖含水層。

上距二1煤層14.17～23.90m，一般18～20m，平均18.56m，為二1煤層底板直接充水含水層。厚8～10m，巖溶裂隙發育，富水性強，但差異性較大。發育程度隨深度增加而有所減弱。據鉆孔注水試驗和井下突水點反求，單位涌水量0.00345～5.4L/s·m，平均1.32L/s·m，滲透系數8.17～39.9m/d、平均23.05m/d，導水系數70.18～321.3m2/d，平均197.09m2/d。為HCO3-Ca·Mg型水。

2.3 礦井充水條件

2.3.1 充水水源

①大氣降水。

地下水除接受大氣降水與隱伏露頭區附近新近系、第四系孔隙水補給外，主要為來自太行山區的側向逕流補給。井田位于區域地下水逕流帶，以透水性良好的寒武和奧陶系碳酸鹽巖為主，具有良好的天然補給條件。對本礦而言，大氣降水主要以側向逕流補給地下水的形式間接進入井下。

②地表水。

井田內無河流、水庫等水體存在，地表水對生產沒有影響。

③小煤窯積水。

井田內有東韓王村小煤窯，位于一二采區上部，1995年投產，2005年6月關閉，井筒已回填，地面已平整。小煤窯與本礦之間按規定留設有防隔水煤（巖）柱。

④礦井老空積水。

井田內老空積水7處：二水平大巷、1441工作面、2509工作面、一一采區、二二下段采區、二一下山采區、二二采區。

⑤含水層水。

1）底板L2、O2灰巖水：L2、O2灰巖水一般不會直接充入礦井，但受斷層錯動和導水裂隙影響時，可通過斷層破碎帶進入礦井，水量較大，常給礦井造成較大損失。

2）底板L8灰巖水：L8灰巖水是主要充水水源，水量約占總水量的75%。該含水層平均上距二1煤層18.56m，巖溶裂隙發育，徑流暢通。因上距開采煤層較近，在礦壓和水壓共同作用下，特別受斷層影響時，常沿底板裂隙進入礦井。該含水層充水具有先小后大、然后趨于穩定或干涸之特點，涌水量多小于600m3/h。

3）二1煤層頂板砂巖裂隙水：受頂板冒落和斷層破碎帶影響，上覆砂巖裂隙水往往以淋水、滴水的形式進入礦井，水量較小，單點出水量一般不超過60m3/h，且持續時間短、易于疏干；據統計，開采至今頂板砂巖裂隙水總量600m3/h左右，對礦井安全無威脅，但給開采環境造成一定影響。

2.3.2 充水通道

①受煤層采掘影響，在煤層頂板和底板常形成大量采動裂隙，為煤層頂板水、底板L8灰巖水進入礦井提供了良好通道。如砂礫石層水、基巖裂隙風化帶水等多是沿頂板裂隙進入礦井，而L8灰巖巖溶裂隙水則多是沿底板裂隙進入礦井。

4 結論

通過對礦井水文地質特征的分析，礦井水文地質條件評價為極復雜。為此，礦井在生產中應始終堅持“預測預報、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原則，落實“防、堵、疏、排、截”的綜合治理措施，按規定留設各類防隔水煤（巖）柱，采取超前探測、底板含水層注漿改造與斷層注漿加固、深部導水通道截流、進行采掘工作面水害評價等防治水措施，保證在極復雜水文地質條件下，使礦井具備防災抗災能力，實現礦井安全生產。