郭莊井防治水研究

摘要：本文依照現(xiàn)有資料系統(tǒng)分析了郭莊井的水文情況，得出了含水層特征和礦井的突水規(guī)律，針對(duì)性地提出了防治水措施，為礦井防治水工作提供了支持。

關(guān)鍵詞：煤礦 水害 防治水

1 區(qū)域概況

郭莊井位于河南省汝州市西南部，東北距汝州市32km，北距洛陽(yáng)市87km，南距平頂山市80km。井田為低山丘陵區(qū)，基巖部分裸露，因風(fēng)化作用成碎塊狀，角礫狀，局部則為新生界松散沉積覆蓋，全區(qū)地形西南高，北東低，最高點(diǎn)標(biāo)高456.70m，沖溝發(fā)育。本區(qū)屬淮河流域，汝河水系，地表徑流良好。

2 主要含水層特征

按照含水層的巖性特征、孔隙性質(zhì)、地下水的賦存條件等將區(qū)內(nèi)地下水劃分為：松散巖類(lèi)孔隙水、碎屑巖類(lèi)砂巖裂隙水，碳酸鹽類(lèi)巖溶裂隙水三種基本類(lèi)型。相應(yīng)于地下水的類(lèi)型，把區(qū)內(nèi)出露發(fā)育的含水層歸并為三大含水層。

2.1 松散巖類(lèi)孔隙含水層

本地區(qū)處丘陵地帶，松散沉積物僅在坡前及洼地發(fā)育。厚度與面積較小，一般為226～64.74m，以風(fēng)成和水流沖積形成的物質(zhì)為主。孔隙性差，被粘土、亞粘土、砂土充填。受含水層厚度限制，充水能力差，常常沿沖溝、洼地或與下伏基巖接觸面以下降泉形式出現(xiàn)，泉水量微小，一般小于1l/s，季度變化明顯，對(duì)礦井開(kāi)采影響極小。

井田北部及西部，由于斷層影響，基巖大幅度沉陷， 松散沉積物明顯增厚，鉆孔揭露最大厚度達(dá)201.85m，主要由亞黏土、黏土、礫石和沙土組成。受大氣降水、山澗溪流及地表河流下滲補(bǔ)給，水源豐富，含水量的儲(chǔ)水、富水能力較強(qiáng)。局部地段與上部煤層對(duì)接，地下水有可能補(bǔ)給煤層頂板砂巖含水層，對(duì)煤層開(kāi)采有一定的影響。

2.2 碎屑巖類(lèi)砂巖裂隙含水層

主要為二2、四2、五2煤層頂板砂巖。據(jù)鉆孔揭露，頂板大都為厚層狀泥巖、砂質(zhì)泥巖，僅有幾孔穿見(jiàn)有細(xì)砂巖，厚度小，分布不均，裂隙不發(fā)育、含水性差。簡(jiǎn)易水文觀(guān)測(cè)無(wú)一漏水。在斷層的影響部位，砂巖裂隙比較發(fā)育，多層砂巖含水層溝通。相對(duì)厚度加大，使其成為煤層頂板進(jìn)水主要補(bǔ)給源。

2.3 碳酸鹽類(lèi)巖溶裂隙含水層

碳酸鹽類(lèi)含水層是二1煤底板充水的主要含水層。地下水主要來(lái)源于此層，故研究其水文地質(zhì)特征、富水性、巖溶發(fā)育的規(guī)律對(duì)煤層開(kāi)采的影響程度是比較重要的。二1煤底板可以劃分為三個(gè)含水層：

①太原組上段灰?guī)r含水層。該含水層是一4煤的直接頂板，巖性為燧石灰?guī)r、灰?guī)r，結(jié)構(gòu)致密。細(xì)微狀，裂隙發(fā)育，被方解石脈充填。全區(qū)有5個(gè)鉆孔揭露此層，厚度為2.65～8.41m，平均為5.92m。簡(jiǎn)易水文觀(guān)測(cè)無(wú)一漏水。鄰區(qū)趙莊井田9號(hào)鉆孔，太原組含水層單位涌水量0.043l/s.m，滲透系數(shù)0.0062m/d。上段灰?guī)r含水層，巖溶裂隙不發(fā)育，含水性差，儲(chǔ)水能力小，對(duì)煤層開(kāi)采影響不大。

②太原組下段灰?guī)r含水層。為一4煤底板，二1煤層間接充水含水層，由L1、L2、L3、三層灰?guī)r組成，其中L2及L3較發(fā)育，由厚層狀純灰?guī)r組成，其裂隙發(fā)育程度、富水性大小均優(yōu)于上段灰?guī)r。鉆孔揭露該段灰?guī)r大部分?jǐn)嗍?，僅有三孔可見(jiàn)。平均厚度3.78m，局部地段與下部寒武系灰?guī)r相勾通。受斷層影響巖溶比較發(fā)育，地下水相對(duì)富集，北部趙莊井田A2孔C32含水層抽水實(shí)驗(yàn)，單位涌水量0.173l/s·m，滲透系數(shù)2.99m/d。地下水滲透能力較強(qiáng)，考慮到巖溶含水層不均一性和底部鋁土泥巖隔水層厚度不大的特點(diǎn)，局部地段，太原組下段灰?guī)r與寒武系地下水之間仍然可能產(chǎn)生水利聯(lián)系，構(gòu)成礦井的充水威脅，在生產(chǎn)中應(yīng)予與注意。

③寒武系白云質(zhì)灰?guī)r含水層。由白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖和灰?guī)r組成，分布面積廣，厚度大。井田內(nèi)最大揭露厚度為47.21m。簡(jiǎn)易水文觀(guān)測(cè)消耗量0～8.5m3/h（井田內(nèi)兩孔：509孔為2.88m3/h，623孔為8.5m3/h）黃11孔F40與灰?guī)r混合抽水，單位涌水量為0.0024l/s·m，滲透系數(shù)0.0129m/d。509孔抽水，水位降至98.80m，延續(xù)30分鐘后，出水僅1.80升，近于枯狀態(tài)。臨莊趙莊井田1號(hào)孔抽水，單位涌水量為0.0295l/s·m，滲透系數(shù)0.1989m/d。在此層中開(kāi)拓巷道50m，未見(jiàn)出水點(diǎn)，巖層周?chē)稍铩?/p>

寒武系灰?guī)r具各向異性，富水性的差異受巖性特征、構(gòu)造條件、地下水補(bǔ)給徑流、排泄條件等因素控制。在一般條件下，大部分灰?guī)r鹽溶不發(fā)育，呈干枯狀態(tài)，而在露頭補(bǔ)給區(qū)，與其它地層不同巖性的接觸帶，地下水徑流區(qū)，斷裂構(gòu)造附近巖溶比較發(fā)育，有可能含豐富的地下水。在井田南北兩側(cè)及西北部由于F36、F40、F54正斷層的影響，兩側(cè)灰?guī)r水有可能成為主要充水水源。

3 防治水措施

為防止斷層導(dǎo)水，需留有足夠的防水煤柱；對(duì)于碎屑巖類(lèi)砂巖裂隙水采用掘進(jìn)工作面超前預(yù)注漿封堵，回采工作面在地面建立注漿站進(jìn)行工作面底板改造。巷道過(guò)斷層時(shí)，要采取探放水措施，先探后掘。探清楚其范圍及水力聯(lián)系，并留有足夠的安全煤柱。一旦發(fā)現(xiàn)斷層或陷落柱有導(dǎo)入灰?guī)r水情況時(shí)，礦井必須視為水患礦井，并采取相應(yīng)的措施。嚴(yán)格執(zhí)行“立足采面、物探先行，以堵為主，疏堵結(jié)合，分類(lèi)治理，綜合防治”方針。

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作者簡(jiǎn)介：

許江濤（1984-），男，碩士，助教，主要從事地質(zhì)與測(cè)量的教學(xué)與科研工作。