寺家莊礦井綜合水文地質(zhì)淺析

陳鵬宇

（山西陽煤寺家莊煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 晉中 045300）

寺家莊礦為陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司平昔礦區(qū)的一個(gè)大型新建礦井。礦井采用斜井、立井綜合開拓方式，井下揭露面積較小，開拓范圍有限，全井田15號(hào)煤層用一個(gè)水平開采，水平標(biāo)高確定為+510 m（輔助運(yùn)輸大巷標(biāo)高）。礦井水文地質(zhì)類型劃分為中等型。2013～2017年生產(chǎn)主要區(qū)域?yàn)橹醒氡P區(qū)。井田南北長約17 km，東西寬約9 km，近似梯形，面積約120.2525 km2，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力5.0 Mt/a，可采煤層為81、84、9、15號(hào)煤層。現(xiàn)開采15號(hào)煤層，15號(hào)煤層厚度平均5.12 m，含矸厚度平均5.67 m。礦井正常涌水量為50m3/h，最大涌水量為106m3/h。

做好礦井水害預(yù)測預(yù)報(bào)工作，對預(yù)防水害的發(fā)生起到?jīng)Q定性作用，不僅要排查隱蔽致災(zāi)因素，措施落實(shí)，治理效果驗(yàn)證，還要對綜合水文條件及水情進(jìn)行綜合分析。

1 充水水源

礦井充水水源有大氣降水、地表水、石炭系上統(tǒng)太原組灰?guī)r巖溶水、周邊礦井積水（預(yù)計(jì)有23152m3自采采空區(qū)積水）及奧陶系灰?guī)r裂隙巖溶水。

1.1 大氣降水

井田內(nèi)各煤層沒有直接出露，且煤層埋深較深，根據(jù)涌水量關(guān)系曲線圖分析在雨季主要為7～8月（山西地區(qū)）降雨量較大，礦井涌水量曲線仍然呈現(xiàn)平緩的狀態(tài)，分析認(rèn)為大氣降水不是礦井充水的直接水源，見圖1。

1.2 地表水

現(xiàn)階段井田采掘范圍內(nèi)較大河流有只有巴洲河，于昔陽縣城附近匯入松溪河，均為季節(jié)性河流。平時(shí)流量甚微或斷流，遇大雨流量劇增，形成山洪。巴洲河流域面積較大，年平均徑流量0.352m3/s，在巴洲河采空區(qū)上下游及支流設(shè)立三處觀測站，并未發(fā)現(xiàn)河流存在大量滲透現(xiàn)象，分析少量水源隨煤層采空塌陷延頂板跨落所形成的裂隙進(jìn)行補(bǔ)給，地表水為次要充水因素。隨著采掘范圍的不斷擴(kuò)大，涉及大小河流越來越多，包括地面塌陷在雨季雨水匯集滲透到封閉不良的鉆孔、導(dǎo)水?dāng)鄬?、陷落柱、裂隙及采空區(qū)，將可能逐漸成為采空區(qū)積水的主要補(bǔ)給來源之一。

圖1 涌水量及各種相關(guān)因素動(dòng)態(tài)曲線

1.3 石炭系上統(tǒng)太原組灰?guī)r巖溶水

礦井現(xiàn)主要充水因素及直接充水水源為15號(hào)煤層上覆石炭系太原組石灰?guī)r（K2、K3、K4）巖溶水,K2平均厚度4.70 m，K3平均厚度4.09 m，K4平均厚度1.9 m。本組巖溶較發(fā)育，以溶隙為主，有溶孔及小溶洞。高抽巷掘進(jìn)期間揭露K2、K3、K4過程中存在涌水現(xiàn)象，在高抽巷隨層位置（K4往上5～7 m處），局部低洼處底板存在涌水現(xiàn)象，預(yù)計(jì)涌水量為2～5m3/h。該組含水層常被泥巖分隔，滲透性及補(bǔ)給條件較弱。

1.4 奧灰水位

根據(jù)資料分析，井田東緣奧灰水水位北部+525 m，南部+565 m；往西降低，接近中部為+446.76 m，北部+423.77 m，中、東部15號(hào)煤標(biāo)高大于+420 m，中、東部奧灰水位在煤層以下。西部奧灰水位標(biāo)高大約為420 m，奧灰水位高于15號(hào)煤層的范圍約12 km2，即井田面積的1/10。工業(yè)廣場處的水源井SYJ-1孔奧灰水位標(biāo)高+418.263 m，單位涌水量1.59 L/s·m，中奧陶統(tǒng)巖溶裂隙含水層裂隙及巖溶較發(fā)育?，F(xiàn)采區(qū)域15號(hào)煤層為+440 m以上高于奧灰水位，且15號(hào)煤與奧灰系間隔層較厚，井田的帶壓區(qū)僅在井田的西南角，現(xiàn)采掘活動(dòng)范圍不存在帶壓開采。

1.5 采空區(qū)積水

根據(jù)調(diào)查，井田范圍內(nèi)未見老窯及私挖亂采現(xiàn)象。礦井內(nèi)部主要的自采區(qū)有5個(gè)，現(xiàn)主要采掘范圍為中央盤區(qū)兩個(gè)小煤柱工作面（15106工作面、15110工作面）。涉及周邊自采區(qū)有15104工作面采空區(qū)、15108工作面采空區(qū)，預(yù)計(jì)15104工作面采空區(qū)2處積水，共積水10283m3；15108工作面采空區(qū)3處積水，共積水9688m3。15104工作面采空區(qū)積水主要影響區(qū)域?yàn)?5106工作面切巷進(jìn)風(fēng)側(cè)及15106進(jìn)風(fēng)巷后100 m（YJ104-1積水，積水量4673m3），15108工作面采空區(qū)積水主要影響區(qū)域?yàn)?5106工作面回風(fēng)巷中部低洼處（YJ108-2積水已排完，共排水1000m3）及15110回風(fēng)巷（YJ108-3積水，積水量1492m3）。

目前正在15110回風(fēng)巷、15106切巷底抽巷分別對YJ15108-3、YJ15104-1采空區(qū)積水進(jìn)行放水作業(yè)。根據(jù)壓力表測試顯示YJ15108-3積水區(qū)水柱高度達(dá)到8 m，比預(yù)測水位高出6 m；YJ15104-1積水深度達(dá)到11 m，比預(yù)測水位高出2 m，現(xiàn)共累計(jì)放水6000m3。

15108工作面及15104工作面地表分別有一條巴洲河直流經(jīng)過，工作面埋深在400 m以上，根據(jù)15號(hào)煤層開采產(chǎn)生的跨落帶最大高度為25.96 m，導(dǎo)水裂縫帶最大高度為89.37 m。導(dǎo)水裂縫帶最大高度不會(huì)導(dǎo)通地表，地表水對15號(hào)煤層開采影響較小，分析主要影響因素主要為導(dǎo)水裂縫帶范圍內(nèi)的煤層上部石炭系太原組石灰?guī)r（K2、K3、K4）巖溶水。

1.6 封閉不良鉆孔

井田內(nèi)鉆孔較多，礦井勘探鉆孔233個(gè)，另有2008年之后施工的藍(lán)焰煤層氣公司的采氣孔570個(gè)。建礦以來，巷道掘進(jìn)及工作面回采期間揭露鉆孔過程中未出現(xiàn)導(dǎo)水情況，考慮1955～1960年施工的鉆孔采用分段封閉，1980年10月～1983年10月的施工鉆孔122個(gè)，均未進(jìn)行封孔質(zhì)量檢查，封孔質(zhì)量難下結(jié)論。因此應(yīng)對80年代鉆孔進(jìn)行排查，同時(shí)揭露鉆孔前要進(jìn)行防水預(yù)測預(yù)報(bào)，提早采取封堵措施，防止意外發(fā)生。

通過綜合水文地質(zhì)條件分析，可以看出，寺家莊礦主要充水水源為煤層頂板太原組巖溶裂隙水（K2、K3、K4）及礦井自采采空區(qū)積水。

2 導(dǎo)水通道

充水水源通過各種通道包括采空區(qū)、斷層、陷落柱、導(dǎo)水裂縫、封閉不良鉆孔等進(jìn)入礦井。

中央盤區(qū)范圍內(nèi)，揭露的斷層及陷落柱含水性、導(dǎo)水性均較弱，只在靠近石炭系太原組石灰?guī)r時(shí)出現(xiàn)少量涌水。

隱伏斷層及陷落柱作為礦井涌水的天然通道，給礦井防治水工作帶來較大的難度?，F(xiàn)主要通過地面三維地震、槽波探測隱伏構(gòu)造的位置，必要時(shí)通過鉆探分析其富水性。在帶壓區(qū)域更要分析隱伏斷層及陷落柱是否導(dǎo)通承壓水，分析承壓水水位，針對問題采區(qū)必要的措施。

3 防治水工作重點(diǎn)

寺家莊礦未來防治水工作重點(diǎn)重在落實(shí)隱蔽致災(zāi)因素普查工作，查清礦區(qū)水文地質(zhì)條件；同時(shí)做好采空區(qū)積水（自采區(qū)）水害防治，加強(qiáng)對探放水效果的驗(yàn)證，分析總結(jié)再預(yù)測；落實(shí)“疏堵結(jié)合”措施；運(yùn)用電法、三維地震確保以后承壓水害治理到位；加強(qiáng)地表水害治理，做好采空區(qū)上部河流滲透及雨季觀測；加強(qiáng)應(yīng)急管理，深化防治水培訓(xùn)，落實(shí)緊急情況下停產(chǎn)撤人措施；加強(qiáng)新裝備新技術(shù)的運(yùn)用，建立健全井上下水文監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)及礦井排水系統(tǒng)；加強(qiáng)上級(jí)管理部門對煤礦防治水工作的監(jiān)管監(jiān)察。做到全方位監(jiān)測監(jiān)控，防止水災(zāi)事故發(fā)生，確保人員安全，減小財(cái)產(chǎn)損失。