礦井受水害威脅程度分析及認識

索成龍

（冀中能源峰峰集團有限公司大淑村礦，河北邯鄲 056300）

1 引言

大淑村礦是峰峰集團的主力礦井，生產能力為150萬t/a。隨著大淑村礦開采深度的加大，礦井水害對安全生產的威脅也越來越大，突水幾率增大，針對礦井受水害威脅程度分析的研究工作迫在眉睫。

2 項目實施的目的和意義

通過大量收集礦井水文地質勘探資料與采掘實際揭露資料，結合大淑村實際，分析大淑村礦受水害威脅程度，在生產過程中，嚴格堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則。在做好日常礦井防治水工作的基礎上，堅持老空水探放和新區超前探測工作并重的原則（鉆探與物探），確保礦井安全生產。

3 礦井概況

大淑村礦位于峰峰礦區東北部，行政區劃隸屬河北省武安市大淑村鎮和磁縣南城鄉管轄，西南與大社礦相鄰、東南與新屯礦接壤。井田東西長約4.5km，南北平均寬約2.2km，面積9.7568km2。礦井為半隱伏性井田，構造以斷裂構造為主，均為高角度正斷層，并伴有小型寬緩的褶皺。主要含煤地層為石炭系太原組（4#煤層）及二疊系山西組（2#煤層）。

4 礦井水文地質概況

大淑村礦井田位于邯邢水文地質單元的南單元的東北部，靠近區域巖溶地下水北部邊界。北部和南部分別以F1斷層和F14斷層為界，F1斷層走向北西西至近東西向，傾向北，傾角75o，落差250～350m，井田位于斷層上升盤，使井田內奧陶系灰巖含水層與外界二疊系粉砂巖、泥巖等隔水層對接，可視為奧灰地下水的隔水邊界；F14斷層走向北東，傾向南東，傾角60o～73o，落差由西向東70～710m。井田位于斷層上升盤，使井田內奧陶系灰巖含水層與外界二疊系粉砂巖、泥巖等隔水層對接，可視為奧灰地下水的阻水邊界。

東部邊界為含水層沿傾向延展的井田深部，由于深部巖漿巖侵入，巖體發育，可視為相對阻水邊界。井田西部邊界與大社井田技術邊界為界，可視為該礦井田奧灰巖溶裂隙地下水的主要來水方向。

綜觀整個井田，奧陶系石灰含水層形成以西部來水，北、東、南邊界為隔水的近半封閉的水文地質塊段。

（1）含水層

根據井田水文地質勘探以及礦井多年采掘揭露資料，將井田內含水層劃分為10個含水層：奧陶系石灰巖巖溶裂隙含水層（Ⅰ）、大青石灰巖巖溶裂隙含水層（Ⅱ）、小青石灰巖巖溶裂隙含水層（Ⅲ）、伏青石灰巖巖溶裂隙水含水層（Ⅳ）、山青石灰巖巖溶裂隙含水層（Ⅴ）、野青石灰巖巖溶裂隙含水層（Ⅵ）、2 號煤層頂板砂巖裂隙含水層（Ⅶ）、下石盒子組底部砂巖裂隙含水層（Ⅷ）、上石盒子組底部砂巖裂隙含水層（Ⅸ）、第四系砂、礫石孔隙含水層（Ⅹ）。在這10個含水層中，奧陶系灰巖巖溶裂隙含水層富水性不均一，礦井西部奧灰埋藏較淺區域奧灰富水性相對較強，礦井東部奧灰埋藏較深區域隨著奧灰埋藏深度的增加和火成巖的侵入奧灰富水性較弱，其余薄層灰巖含水層富水性較弱。

（2）隔水層

根據井田地質勘探和水文地質勘探揭露，在10個含水層之間均分布有一定厚度的隔水層，巖性多以砂質頁巖為主，厚度不一，天然狀態下具有一定的隔水性能。

5 礦井受水害威脅程度分析

自進行礦井水文地質類型劃分以來，大淑村礦礦井水文地質類型均為中等型，礦井水文地質條件相對簡單。依據其開采現狀，主要水害類型為開采形成的采空水積水和煤層底板含水層水。

（1）煤層頂板含水層水對采煤的影響

煤層頂板含水層主要包括2#煤頂板砂巖裂隙含水層、野青灰巖含水層（4#煤頂板）。

依據《煤礦防治水細則》，開采形成的導水裂隙帶可以依據經驗公式進行計算，詳見表1。

表1 分層開采（0～54°）導水裂隙帶高度計算公式

經驗公式中：ΣM—累計采厚；±號項為誤差。

開采2#、4#時，頂板屬于中硬頂板。2#平均厚4.84m，4#平均厚1.22m。根據所給公式計算出導水裂隙帶高度，參見表2。

表2 導水裂隙帶高度計算結果

根據導水裂隙帶高度經驗公式計算結果，開采2#煤和4#煤時，在導水裂隙帶高度內主要涉及到2#煤頂板砂巖裂隙含水層或野青灰巖含水層，無地表水體和強含水層存在。

采煤過程中2#煤頂板砂巖裂隙含水層水或野青灰巖含水層水可通過頂板冒落帶和導水裂隙進入到采掘空間，但這些含水層富水性較弱，以靜儲量為主，隨著煤層的開采，含水層被逐步疏干，不會對礦井安全構成威脅。

（2）煤層底板含水層水對采煤的影響

煤層底板含水層主要包括野青灰巖、伏青、大青灰巖和奧灰含水層。

2#煤距離野青灰巖含水層頂界面38m左右，距離伏青灰巖含水層頂界面78m 左右，距離大青灰巖含水層頂界面115～120m，距離奧灰灰巖含水層頂界面138～166m。4#煤距離伏青灰巖含水層頂界面40m 左右，距離大青灰巖含水層頂界面75～80m，距離奧灰灰巖含水層頂界面110～128m。

根據相鄰礦井煤層底板破壞深度探測結果，正常情況下開采2#煤時底板破壞深度不會波及下伏煤系地層含水層，開采4#煤時只波及到野青灰巖含水層，上述兩層煤開采正常情況下更不可能波及到奧灰含水層。依據大青觀測孔資料，大青灰巖裂隙巖溶含水層水位逐年下降，目前水位標高接近-397m，奧陶系灰巖巖溶裂隙含水層水位標高+103.1～+128.6m，表明自然條件下奧灰與大青灰巖含水層無水力聯系。

（3）老空水對采煤的影響

大淑村礦井田內無小煤礦、老窯，目前采掘活動影響范圍涉及到的采空區均為礦井自采自掘的采空區，采空區積水量、標高和范圍清楚。在生產過程中，接近積水區時，只要嚴格按《煤礦防治水細則》和相關規定要求進行探放水工作，可以消除老空水對礦井安全生產的影響。

6 結語

綜上所述，煤層頂板含水層水隨著采掘可以進入到采掘空間，成為礦井涌水量的主要組成，一般不會對礦井安全構成威脅。正常情況下，采煤不會引起煤層底板奧灰突水，僅在煤層底板存在導水構造時，才能引起奧灰出水。但只要在采掘活動中，嚴格堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則。嚴格執行探放水工作，有效消除老空水對礦井安全生產的影響；嚴格按照《煤礦防治水細則》的要求，執行超前鉆探和超前物探工作，對鉆探過程中每項關鍵環節現場進行監督檢查，嚴格控制超前距離，并實施掛牌管理，礦井防治水安全是能夠保證的。