王燕

（河北省煤田地質(zhì)局 第四地質(zhì)隊，河北 宣化 075100）

1 概 況

我國煤礦以井工開采為主，由于煤層賦存水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變，導(dǎo)致我國大多數(shù)礦井受到水害的威脅，據(jù)統(tǒng)計，我國受水害威脅的礦井超過8 000 座，歷史上曾經(jīng)發(fā)生多次透水、突水事故，造成了巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失，因此，礦井水害是制約我國煤礦安全高效生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。

單侯煤礦位于蔚縣礦區(qū)南部，地形呈北高南低的傾斜平原，壺流河流經(jīng)井田南側(cè)及東側(cè)，井田內(nèi)北西向沖溝密布，平時干枯無水，目前礦井主采1號、5 號煤，礦井近三年正常涌水量328.4 m3/h，最大涌水量343.6 m3/h。

2 井田內(nèi)含水層與隔水層分布特征

2.1 井田含水層分布

根據(jù)鉆孔揭露，井田內(nèi)含水層可自上而下劃分為4 個含水層，各含水層的基本特征見表1，煤層與含水層分布結(jié)構(gòu)柱狀圖如圖1 所示。

表1 各含水層的基本特征Table 1 Essential characteristics of each aquifer

圖1 煤層與含水層分布結(jié)構(gòu)柱狀圖Fig.1 Histogram of coal seam and aquifer distribution structure

2.2 井田隔水層分布

井田內(nèi)煤系地層內(nèi)的粘土巖、粉砂巖以及非煤地層內(nèi)的火山碎屑巖、第四系的粘土、粉質(zhì)粘土，隔離了各層之間的水力聯(lián)系。

1 號煤層與基底奧陶系灰?guī)r之間發(fā)育一層鮞狀粘土巖、粉砂巖，為良好的隔水層，平均厚度27 m；侏羅系中統(tǒng)下花園組地層中粘土巖、粉砂巖隔水層平均厚度80 m；侏羅系中統(tǒng)髫髻山組火山碎屑巖隔水層厚度為5~135 m；第四系的粘土、粉質(zhì)粘土隔水層厚度為50~296 m。

3 礦井充水因素分析

3.1 充水水源

礦井目前主采1 號、5 號煤，根據(jù)采掘揭露，礦井主要充水水源為奧陶系下統(tǒng)灰?guī)r含水層水、煤系含水層水、采空區(qū)積水以及第四系礫石孔隙含水層水。

（1） 奧陶系下統(tǒng)石灰?guī)r裂隙巖溶水。

該含水層是開采1 號、5 號煤層主要充水含水層，局部煤層底板承受水頭壓力較大，富水性弱—強。目前全井田范圍內(nèi)1 號煤層承受該含水層水壓為0.01 ~ 0.78 MPa，未來3 a 開采區(qū)域水壓為0 ~0.3 MPa。

（2） 煤系砂巖裂隙含水層水。

主要為下花園組砂巖含水層下段和后城組礫巖含水層，下花園組砂巖含水層下段富水性弱，近5 a 來該含水層水對各主采煤層采掘工作基本無影響，僅在斷層或局部煤巖層裂隙發(fā)育地段以淋水、裂隙出水形式進入礦井。

（3） 采空區(qū)積水。

主要包括井田內(nèi)1 號、5 號煤層開采后形成的采空積水，及井田周邊煤礦（單侯北井、崔家寨、北陽莊礦） 關(guān)閉后形成的采空區(qū)積水。前者積水范圍清楚可控，積水量很??；后者其采掘范圍、積水范圍和積水量清楚，且各礦井與單侯礦之間均留設(shè)了寬度足夠的防隔水煤巖柱，對生產(chǎn)區(qū)域正常采掘活動無影響。

（4） 第四系孔隙水。

該含水層組地層覆蓋于全井田，受大氣降水補給，富水性弱—中等，并補給其它含水層水，為礦井間接充水含水層。

3.2 充水通道

主要充水通道包括導(dǎo)水?dāng)鄬?、煤層開采形成的導(dǎo)水裂隙以及封閉不良鉆孔。

（1） 導(dǎo)水?dāng)鄬印?/p>

井田內(nèi)各類斷層比較發(fā)育，且多成群出現(xiàn)和密集成帶，斷層的存在縮短了煤層與奧陶系含水層的距離，尤其是在煤層與奧陶系含水層對接部位，采動影響下，斷層成為溝通含水層的主要通道。

（2） 煤層開采形成的導(dǎo)水裂隙。

煤層開采形成的導(dǎo)水裂隙包括頂板冒落和底板擠壓破壞形成的裂隙通道，1 號煤層開采過程產(chǎn)生的底板破壞現(xiàn)象，削弱底板隔水層的阻水能力，成為底板導(dǎo)水通道，誘發(fā)底板突水；5 號煤層開采過程中形成的冒落裂隙帶成為煤層頂板含水層水和采空區(qū)積水的直接通道。

（3） 封閉不良鉆孔。

單侯礦井田范圍內(nèi)共有封閉不良鉆孔40 個，其中位于設(shè)計采掘區(qū)域的鉆孔有6 個，16～18 孔在回采前對其封閉情況進行了鉆探、物探驗證，確認對回采工作無影響，其余5 個目前采掘工程均未達到其所處位置，準(zhǔn)備在采掘工程接近時采取相應(yīng)的防治水措施；位于各類保護煤柱內(nèi)共26 個，對采掘工作無影響；剩余8 個均位于無煤區(qū)或采掘工程達不到的井田邊界，因此也對安全采掘無影響。

4 防治水難易程度分析

（1） 地表水。

地表水系僅有壺流河，流經(jīng)井田南側(cè)及東側(cè)，歷史上最高洪水位為+924.8 m，單侯煤礦主井標(biāo)高+1 038.5 m，副井標(biāo)高為+1 040 m，風(fēng)井標(biāo)高為+1 042 m，均高于歷史最高洪水位100 m 以上，因此，地表水對單侯煤礦井口安全無威脅，地表水害防治水工作易于進行。

（2） 含煤地層裂隙水。

單侯煤礦煤層直接充水含水層為侏羅系中統(tǒng)下花園組煤系砂巖含水層下段（Ⅱ1），含水層水沿著構(gòu)造裂隙及煤層開采形成的冒落裂隙帶向礦井充水，實際揭露資料顯示，該含水層已富水性極弱，加上單侯礦有健全的排水系統(tǒng)，因此含煤地層裂隙水防治水工作易于進行。

（3） 礦井內(nèi)及周邊煤礦采空區(qū)積水。

井田內(nèi)采空區(qū)分布及積水情況清楚，對單侯礦采掘工作不構(gòu)成威脅，礦井周邊興源礦、北陽莊礦、崔家寨礦與單侯井田均按規(guī)定留有井田邊界煤柱，掘空間范圍清楚、積水量清楚，臨近邊界進行采掘活動時，要加強超前探測，防治水工作易于進行。

（4） 奧陶系下統(tǒng)灰?guī)r含水層（Ⅰ3）。

經(jīng)過多年的疏水降壓，奧陶系下統(tǒng)灰?guī)r含水層（Ⅰ3） 對對5 號煤絕大部開采已無影響，但對開采1 號煤絕大部分影響較大。該含水層厚度為0～101.60 m，富水性中等—強，單位涌水量0.1～2.0 L/s·m，由于井田內(nèi)斷層發(fā)育，且多成群出現(xiàn)和密集成帶，縮短了煤層與奧灰含水層的距離，尤其是在1 號、5 號煤層與奧灰含水層對接部位，在采動影響下，減弱了斷層的阻水性能，使某些斷層成為溝通奧灰含水層的主要充水通道。

綜上所述，單侯礦開采開采1 號煤層時，由于底板隔水層厚度薄，承壓較大，需進行局部疏水降壓工程，防治水工程量大，難度較大；開采5 號煤層時，充水條件簡單，僅局部以頂板淋水的形式進入采掘工作面，礦井防治水工程量一般，防治水工作易于進行。

5 結(jié) 語

水害威脅著煤礦安全開采，總結(jié)了單侯煤礦井田內(nèi)含水層、隔水層分布特征，分析了礦井充水因素，礦井主要充水水源為奧陶系下統(tǒng)灰?guī)r含水層水、煤系含水層水、采空區(qū)積水以及第四系礫石孔隙含水層水，主要充水通道包括導(dǎo)水?dāng)鄬?、煤層開采形成的導(dǎo)水裂隙以及封閉不良鉆孔。基于此，分析了礦井防治水難易程度，單侯煤礦開采1 號煤層時，防治水工程量大，難度較大；開采5 號煤層時，防治水工程量一般，易于進行。