孫陽(yáng)陽(yáng)

(山西省煤炭工業(yè)廳煤炭資源地質(zhì)局,山西 太原 030045)

1 前言

煤礦開采生產(chǎn)中，對(duì)礦井開采區(qū)的水文地質(zhì)條件及分類進(jìn)行研究分析，是確定煤礦礦井水文地質(zhì)條件以及水害情況、并做出綜合防治的重要依據(jù)，對(duì)于煤礦安全生產(chǎn)有著非常重要的作用和影響。隨著煤炭開采生產(chǎn)的不斷發(fā)展，淺表部水文地質(zhì)條件下的煤炭資源開采已經(jīng)充分揭露，逐漸轉(zhuǎn)向深部高地壓、高水溫與高水壓等復(fù)雜水文地質(zhì)條件下的煤炭資源開采，因此，隨著煤礦礦井開采與生產(chǎn)作業(yè)條件的復(fù)雜化，進(jìn)行水文地質(zhì)條件以及分類的研究，可確保煤礦安全開采與生產(chǎn)。

2 馬堡煤礦概況

為了有效地預(yù)防和控制煤礦水害的發(fā)生，做好煤礦企業(yè)的水害防治工作，根據(jù)煤礦礦井開采與作業(yè)生產(chǎn)的有關(guān)安全規(guī)定，馬堡煤礦針對(duì)下階段計(jì)劃開采井田及開采生產(chǎn)作業(yè)面的煤層分布水文地質(zhì)條件及其分類開展勘察研究，提出預(yù)防和治理水害的針對(duì)性措施，為下階段開采范圍內(nèi)防治水工作提供一定的參考。

馬堡煤礦已開采生產(chǎn)煤層的年生產(chǎn)規(guī)模約為120萬t左右，開采深度標(biāo)高為1 220～660m，其北部、東部以及南部均與當(dāng)?shù)仄渌旱V企業(yè)開采生產(chǎn)煤田相連。此外，該井田位于太行山復(fù)背斜西翼、沁水盆地的中東部，整個(gè)地區(qū)地貌形態(tài)屬中低山地貌，地表經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕，溝谷縱橫、地形復(fù)雜，未形成泥石流及大的坍塌、滑坡等情況，

整體地勢(shì)呈北高南低、西高東低狀態(tài)，最高點(diǎn)海拔1 456.60m，最低點(diǎn)海拔1 192.00m，最大相對(duì)高差264.60m。井田內(nèi)溝谷較發(fā)育，較大的溝谷主要分布于洪水河西側(cè)、基本呈平行排列，沿北西方向展布，雨季時(shí)洪水分別沿各溝谷向東注入洪水河。井田采空區(qū)未發(fā)現(xiàn)地表沉降現(xiàn)象和地表裂縫等，區(qū)內(nèi)崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害不甚發(fā)育。

該煤礦開采井田屬海河流域漳河水系，嶺南為濁漳河北源，嶺北為清漳河西源，其中，作為濁漳河北源支流的洪水河流經(jīng)井田內(nèi)東部，屬季節(jié)性河流，雨季最大流量為150m3/s，最小為0.2m3/s，平均為1.67m3/s，最低侵蝕基準(zhǔn)面為1 184～1 240m，歷史最高洪水位標(biāo)高為1 190～1 250m。此外，根據(jù)對(duì)該煤礦井田區(qū)地質(zhì)災(zāi)害情況統(tǒng)計(jì)，該區(qū)處于當(dāng)?shù)貎纱蟮卣饚еg，為相對(duì)穩(wěn)定區(qū)，屬亞弱地震帶。該區(qū)煤層段地層情況見煤礦地層綜合柱狀圖1。

圖1 煤礦地層綜合柱狀圖

3 水文地質(zhì)條件及突水特征分析

3.1 煤礦井田的主要含水層

根據(jù)該煤礦及開采井田分布情況，結(jié)合煤礦井田現(xiàn)有的水文地質(zhì)勘察研究成果，其煤礦井田的水文地質(zhì)含水層主要包括奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組、石炭系上統(tǒng)太原組碎屑巖類夾石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組、二疊系下統(tǒng)山西組砂巖裂隙含水層及上下石盒子組砂巖裂隙含水層組及風(fēng)化裂隙含水層4類。奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組鉆孔涌水量0.004 3 L/(s·m)。石炭系上統(tǒng)太原組碎屑巖類夾石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組鉆孔涌水量0.008 6L/(s·m)。二疊系下統(tǒng)山西組砂巖裂隙含水層及上下石盒子組砂巖裂隙含水層組鉆孔涌水量0.037L/(s·m)，屬于弱富水性含水層。風(fēng)化裂隙含水層主要由新生界松散沉積物組成，含水層主要由砂、礫石組成，含孔隙水，涌水量因地而異，富水性不均一，以大氣降水的補(bǔ)給為主，水位埋藏較淺。

3.2 煤礦井田的主要隔水層

該煤礦井田的石炭系中統(tǒng)隔水層主要以鋁質(zhì)泥巖、泥巖等巖性為主，厚13.21～27.05m，由于其巖層透水性能差，成為奧陶系中統(tǒng)含水層組與碎屑巖夾碳酸鹽巖類含水層組之間的良好隔水層。此外，碎屑巖各砂巖含水層之間有泥巖組成的碎屑巖層隔水層，通過對(duì)各含水層間的垂向水和聯(lián)系被阻，使之呈層狀相對(duì)獨(dú)立。該煤礦井田巖層分布中還存在第三系上新統(tǒng)隔水層，巖性為粘土，厚5m左右。

3.3 礦井突水特征

由于已開采煤層形成的導(dǎo)水裂隙帶在埋藏淺處可溝通地表水體和大氣降水，且連通了弱—中等礦井充水含水層，其中以灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育形成的充水含水層對(duì)15號(hào)煤層開采造成突水影響的情況最為顯著，易形成奧灰突水危險(xiǎn)。此外，經(jīng)估算，8號(hào)、15號(hào)煤層采空區(qū)、采空破壞區(qū)中積水面積分別為767 230、933 194m2，積水量分別為211 318、680 023m3，有可能造成礦坑突水，再加上煤礦礦井三面相鄰的其他煤礦開采形成的采空區(qū)積水，由于距離該煤礦井田位置較近，也會(huì)對(duì)該井田的開采造成威脅。

4 礦井水文地質(zhì)分類

為了對(duì)馬堡煤礦礦井的水文地質(zhì)類型進(jìn)行劃分，首先需要對(duì)該礦井的水文地質(zhì)條件進(jìn)行評(píng)價(jià)，然后根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行類型劃分，為礦井防治水及安全生產(chǎn)規(guī)劃等提供可靠的依據(jù)。

4.1 受采掘破壞和影響的含水層及水體

通過對(duì)8號(hào)、9號(hào)、15號(hào)煤層冒落帶最大高度及導(dǎo)水裂隙帶最大高度計(jì)算，雖然溝通地表水體和各含水層，但含水層為弱—中等，所以對(duì)煤層開采影響相對(duì)較小。下階段開采范圍內(nèi)8號(hào)、9號(hào)煤層最低底板標(biāo)高高于奧灰水水位標(biāo)高，15號(hào)煤層底板最低標(biāo)高低于奧灰水位標(biāo)高，奧灰突水系數(shù)：0

4.2 礦井及周邊老空水分布狀況

本井田8號(hào)、15號(hào)煤層采空區(qū)、采空破壞區(qū)中積水面積分別為767 230、933 194m2，積水量分別為211 318、680 023m3，所以對(duì)礦井及周邊分布狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，井田內(nèi)開采8號(hào)、9號(hào)、15號(hào)煤層劃分類別為中等。

4.3 礦井涌水量

馬堡煤礦現(xiàn)開采8號(hào)、15號(hào)煤層，8號(hào)煤層礦井正常涌水量為25m3/h，最大涌水量為35m3/h；15號(hào)煤層礦井正常涌水量為35m3/h，最大涌水量為37m3/h。根據(jù)礦井實(shí)際涌水量，對(duì)照《煤礦防治水規(guī)定》涌水量類別為簡(jiǎn)單時(shí)，礦井正常涌水量<180m3/h，最大涌水量<300m3/h，判定礦井涌水量類別劃分為簡(jiǎn)單。

4.4 突水量

井田內(nèi)8號(hào)、9號(hào)、15號(hào)煤層及現(xiàn)采范圍內(nèi)15號(hào)煤層為帶壓開采，存在奧灰突水的可能性。所以對(duì)礦井突水量進(jìn)行評(píng)價(jià)，8號(hào)、9號(hào)、15號(hào)煤層劃分類別為簡(jiǎn)單—中等。

4.5 開采受水害影響程度

現(xiàn)采區(qū)域內(nèi)采空及采空積水構(gòu)成了本井田內(nèi)主要水害，15號(hào)煤層為帶壓開采，同時(shí)井田內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，正斷層及陷落柱一般均具導(dǎo)水性，其可溝通深部奧灰水、地表水及其他含水層，對(duì)礦井開采造成威脅。所以對(duì)礦井開采受水害影響程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，劃分類別為中等。

4.6 防治水工作難易程度

由以上分析可知，8號(hào)、9號(hào)、15號(hào)煤層礦井防治水工作難易程度為中等。8號(hào)、9號(hào)、15號(hào)煤層水文地質(zhì)條件應(yīng)為中等類型。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)煤礦水文地質(zhì)條件及分類進(jìn)行研究分析，為煤礦礦井水害防治以及開采生產(chǎn)技術(shù)方案的確定提供有效的依據(jù)，對(duì)提高煤礦礦井開采生產(chǎn)的安全性具有非常重要的作用，值得關(guān)注和研究。

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