南屯煤礦下組煤水文地質(zhì)類型劃分探討

賀慶陽

【摘 要】通過對兗礦集團南屯煤礦礦井水文地質(zhì)條件、充水因素等方面進行分析，以南屯煤礦實際基礎資料為基礎，結合對《煤礦防治水規(guī)定》的理解，劃分了下組煤水文地質(zhì)類型，為煤礦今后防治水提供基礎資料，以期對礦井的安全生產(chǎn)提供參考。

【關鍵詞】水文地質(zhì)；充水因素；類型劃分；下組煤

南屯煤礦由華東基本建設公司設計研究院設計，原煤炭部第二十八工程處（后改為第一工程處）建設，建井設計生產(chǎn)能力150萬噸/年，采用一對豎井石門貫穿的方式開拓，中央風井抽出式通風的現(xiàn)代化礦井。煤礦位于山東省鄒城市西部北宿鎮(zhèn)、太平鎮(zhèn)和中心店鎮(zhèn)境內(nèi)。流經(jīng)本井田的河流主要有白馬河和沙河。

1.地質(zhì)概況

兗州煤田總體為一軸向北東的不對稱向斜構造。南屯井田位于向斜南翼，總體呈單斜構造，但井田東北部～東部存在多個褶曲，幅度較大的為219號孔向斜，其余褶曲幅度均較小。主要含煤地層為二疊系山西組和石炭-二疊系太原組，為華北型含煤建造。井田地層系統(tǒng)自上而下分別為：第四系（Q）、侏羅系（J）、二疊系（P）、石炭系（C）和奧陶系（O）。

2.礦井水文地質(zhì)條件

2.1含水層

井田內(nèi)對礦井下組煤生產(chǎn)有影響的主要含水層自上而下有：太原組十下灰含水層，本溪組十三、十四灰含水層，奧灰含水層。其中，直接充水含水層為太原組十下灰砂巖含層。

2.1.1太原組十下灰含水層

厚度0.85～9.03m，平均5.08m，井田內(nèi)西部薄，中北部、東部較厚。灰色-褐灰色-灰黑色石灰?guī)r，屬于巖溶裂隙承壓水。單位涌水量0.032237L/s·m，礦化度0.27～2.187g/L，水質(zhì)類型HCO3·Cl—Na·Ca、HCO3·SO4—Ca·Na、HCO3—Na·Ca型，富水性弱，該含水層對礦井充水具有初期大，后期小的特點。在下組煤開采的充水含水層中，十下灰水雖然占礦井涌水量的比例較大，但對礦井安全生產(chǎn)不構成威脅。

2.1.2本溪組十三灰含水層

十三灰厚度0～17.45m，平均8.64m，中南部、西南部較薄，西北和東部較厚。巖性一般以致密、堅硬、含少量方解石晶體的石灰?guī)r為主。單位涌水量0.1874L/s·m，滲透系數(shù)1.9402m/d，為HCO3—K+Na類型水，礦化度分別為0.838g/L。整體富水性弱，地面鉆孔共有6個鉆孔在十三灰處發(fā)生漏水，漏失量0.6m3/h至全漏失。十三灰是下組煤開采的間接充水含水層，由于富水性不均一，水位較低，對下組煤開采威脅較小，但要注意在構造裂隙處其與奧灰的水力聯(lián)系。

2.1.3本溪組十四灰含水層

十四灰厚度0～19.21m，平均7.69m，厚薄不均，灰白～灰色石灰?guī)r，塊狀，致密，隱晶質(zhì)，常呈分層出現(xiàn)。十四灰?guī)r富水性弱，單位涌水量0.000115～0.009799L/s·m，為弱含水層，水質(zhì)類型為HCO3—K+Na、HCO3—Na·Mg、HCO3·SO4—K+Na、SO4—Ca·Mg型，礦化度為0.334～2.66g/L。

2.1.4奧灰含水層

井田內(nèi)揭露奧灰最深的鉆孔為NO2-1孔，厚度182.11m，多數(shù)鉆孔揭露灰?guī)r50m左右。井田內(nèi)奧灰單位涌水量0.0003436～0.39312L/s·m，富水性從弱至中等，水質(zhì)類型為SO4—Ca、SO4—Ca·Mg、SO4—Ca·Na等類型。部分鉆孔自奧灰頂部至終孔均有漏水現(xiàn)象，說明部分區(qū)域奧灰上部溶隙-裂隙較發(fā)育，為奧灰水提供儲存空間。

2.2斷層

據(jù)精查期資料，井田邊界的嶧山斷層、皇甫斷層均為弱導水性斷層，西部馬家樓斷層為導水斷層。據(jù)深部補充勘探過程中二維、三維地震勘探的結論，東部嶧山斷層也為導水斷層。本井田東部的嶧山斷層和西部的馬家樓斷層均屬于導水斷層。

井田內(nèi)斷層較發(fā)育，現(xiàn)有勘探資料以及井下揭露資料表明，大多數(shù)斷層含水性弱，南屯井田現(xiàn)發(fā)現(xiàn)落差≥10m的斷層48條，其中落差≥10～20m的斷層25條，≥20～50m的斷層14條，落差>50m的斷層9條。落差大于80m的斷層導致斷層上盤煤層與奧灰直接對接，也是奧灰突水的危險地段。

3.礦井涌水量

礦井投產(chǎn)時全礦總涌水量僅90m3/h，1975年6月起開始增大，1983年10月26日最大為732m3/h。

1974～1983年礦井涌水量處于上升階段，總體上隨著井巷長度及開采面積的增加以及六、七采區(qū)水下泄，礦井涌水量平均值和最大值均呈現(xiàn)上升的趨勢。1984～1992年礦井涌水量呈緩慢下降趨勢。

礦井自2006年10月份開始回采下組煤，礦井下組煤回采平均涌水量為31.78m3/h，最大涌水量為51.48m3/h（2008.2），下組煤涌水量不均勻系數(shù)為1.03～1.25，平均1.17。

根據(jù)2008年《南屯生產(chǎn)礦井地質(zhì)報告》預計結果，預計下組煤正常涌水量133m3/h，最大涌水量為293m3/h。

4.下組煤水文地質(zhì)類型劃分

4.1受采掘破壞或影響的含水層的富水性及補給條件

下組煤開采，直接充水含水層為十下灰，十三灰、十四灰、奧灰為間接充水水源。十下灰單位涌水量（q）：0.032237L/s·m，富水性弱；十三灰單位涌水量（q）：0.0000024～0.00000577L/s·m，富水性弱；十四灰單位涌水量（q）：0.000115～0.009799L/s·m，富水性弱；奧灰單位涌水量（q）：0.0003436～0.39312L/s·m，富水性弱～中等。上述含水層的富水性弱～中等（表1），補給條件差，屬中等型。

表1 礦井充水含水層富水性等級（下組煤）

4.2礦井及周邊老空水分布狀況

南屯煤礦南鄰北宿煤礦，西鄰山東里能里彥礦業(yè)有限公司，西北鄰鮑店煤礦，東北鄰東灘煤礦，根據(jù)最新調(diào)查資料，里彥煤礦、鮑店煤礦和東灘煤礦靠近南屯井田一側200m范圍內(nèi)無采掘活動和積水體存在；北宿煤礦靠近南屯井田一側200m范圍內(nèi)有積水區(qū)5處，分別為18611積水區(qū)，最大積水深度9.36m，積水面積1.15萬m2，積水量0.38萬m3；14710積水一區(qū)，最大積水深度8.80m，積水面積7.47萬m2，積水量2.49萬m3；14710積水二區(qū)，最大積水深度2.20m，積水面積1.68萬m2，積水量0.56萬m3；7700積水區(qū)，最大積水深度16.30m，積水面積15.56萬m2，積水量5.19萬m3；1868積水區(qū)，最大積水深度4.3m，積水面積0.38萬m2，積水量0.13萬m3，對礦井安全生產(chǎn)無影響。

井田內(nèi)積水區(qū)1處，為1604西部采空積水區(qū)，最大積水深度4.8m，積水面積0.80萬m2，積水量0.24萬m3。今后在其附近采掘，需超前探放。上述積水位置、范圍、積水量等均清楚，總體評價為中等型。

4.3礦井涌水量

通過下組煤開采時的涌水量觀測，涌水量隨著巷（下轉(zhuǎn)第85頁）（上接第33頁）道揭露長度和采掘工作面范圍的增加，呈逐漸減少至穩(wěn)定的趨勢，總量不大，基本在30m3/h左右，最大51.48m3/h（2008年2月）。預計下組煤正常涌水量為133m3/h，最大涌水量為293m3/h。礦井正常涌水量和最大涌水量類別均屬簡單型。

4.4采掘工作面突水量

下組煤開采以來，最大涌水量51.48m3/h，變化幅度不大。未出現(xiàn)影響生產(chǎn)的突水，屬簡單型。

4.5開采受水害影響程度

16上、17煤開采，一方面受16上煤頂板十下灰的影響，另一方面受底板奧灰水的影響。本礦井開采16上、17煤時，涌水主要是巷道淋水形式，水源為頂板十下灰水，水量不大，最大涌水量51.48m3/h（含工業(yè)用水）。16上、17煤奧灰突水系數(shù)大于0.1的區(qū)域主要在井田東北部。礦井開采下組煤局部帶壓采掘工程受水害影響，但不影響礦井安全。開采受水害影響程度類別屬中等型。

4.6防治水工作難易程度

礦井防治水工作主要有：井上、下水文地質(zhì)補充勘探，建立了水文動態(tài)觀測網(wǎng)；井下探放水，井下物探探測含水構造，留設斷層煤柱、回采工作面底板破壞深度探測、防排水設施安裝等，較易于進行，防治水經(jīng)濟技術效果好。防治水工作難易程度類別屬中等型。

5.結論

綜上所述，根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》第十一條礦井水文地質(zhì)類型劃分的依據(jù)和原則，開采下組煤礦井水文地質(zhì)類型為中等型。

根據(jù)礦井目前生產(chǎn)現(xiàn)狀和生產(chǎn)規(guī)劃情況，對礦井現(xiàn)存和潛在水害進行分析認為，下組煤開采主要存在老空水害、頂板水害、底板水害、封閉不良鉆孔水害等。礦井應在開采過程中對以上問題加以重視。 [科]

【參考文獻】

[1]煤礦床水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)勘查評價標準MT/T1091-2008.

[2]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦防治水規(guī)定[S].2009，9，21.

[3]中華人民共和國國土資源部.煤泥炭地質(zhì)勘察規(guī)范[S].DZ/T02105-2002.