礦井受水害威脅程度分析及認識

索成龍

（冀中能源峰峰集團有限公司大淑村礦，河北邯鄲 056300）

1 引言

大淑村礦是峰峰集團的主力礦井，生產能力為150萬t/a。隨著大淑村礦開采深度的加大，礦井水害對安全生產的威脅也越來越大，突水幾率增大，針對礦井受水害威脅程度分析的研究工作迫在眉睫。

2 項目實施的目的和意義

通過大量收集礦井水文地質勘探資料與采掘實際揭露資料，結合大淑村實際，分析大淑村礦受水害威脅程度，在生產過程中，嚴格堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則。在做好日常礦井防治水工作的基礎上，堅持老空水探放和新區(qū)超前探測工作并重的原則（鉆探與物探），確保礦井安全生產。

3 礦井概況

大淑村礦位于峰峰礦區(qū)東北部，行政區(qū)劃隸屬河北省武安市大淑村鎮(zhèn)和磁縣南城鄉(xiāng)管轄，西南與大社礦相鄰、東南與新屯礦接壤。井田東西長約4.5km，南北平均寬約2.2km，面積9.7568km2。礦井為半隱伏性井田，構造以斷裂構造為主，均為高角度正斷層，并伴有小型寬緩的褶皺。主要含煤地層為石炭系太原組（4#煤層）及二疊系山西組（2#煤層）。

4 礦井水文地質概況

大淑村礦井田位于邯邢水文地質單元的南單元的東北部，靠近區(qū)域巖溶地下水北部邊界。北部和南部分別以F1斷層和F14斷層為界，F1斷層走向北西西至近東西向，傾向北，傾角75o，落差250～350m，井田位于斷層上升盤，使井田內奧陶系灰?guī)r含水層與外界二疊系粉砂巖、泥巖等隔水層對接，可視為奧灰地下水的隔水邊界；F14斷層走向北東，傾向南東，傾角60o～73o，落差由西向東70～710m。井田位于斷層上升盤，使井田內奧陶系灰?guī)r含水層與外界二疊系粉砂巖、泥巖等隔水層對接，可視為奧灰地下水的阻水邊界。

東部邊界為含水層沿傾向延展的井田深部，由于深部巖漿巖侵入，巖體發(fā)育，可視為相對阻水邊界。井田西部邊界與大社井田技術邊界為界，可視為該礦井田奧灰?guī)r溶裂隙地下水的主要來水方向。

綜觀整個井田，奧陶系石灰含水層形成以西部來水，北、東、南邊界為隔水的近半封閉的水文地質塊段。

（1）含水層

根據井田水文地質勘探以及礦井多年采掘揭露資料，將井田內含水層劃分為10個含水層：奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（Ⅰ）、大青石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（Ⅱ）、小青石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（Ⅲ）、伏青石灰?guī)r巖溶裂隙水含水層（Ⅳ）、山青石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（Ⅴ）、野青石灰?guī)r巖溶裂隙含水層（Ⅵ）、2 號煤層頂板砂巖裂隙含水層（Ⅶ）、下石盒子組底部砂巖裂隙含水層（Ⅷ）、上石盒子組底部砂巖裂隙含水層（Ⅸ）、第四系砂、礫石孔隙含水層（Ⅹ）。在這10個含水層中，奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層富水性不均一，礦井西部奧灰埋藏較淺區(qū)域奧灰富水性相對較強，礦井東部奧灰埋藏較深區(qū)域隨著奧灰埋藏深度的增加和火成巖的侵入奧灰富水性較弱，其余薄層灰?guī)r含水層富水性較弱。

（2）隔水層

根據井田地質勘探和水文地質勘探揭露，在10個含水層之間均分布有一定厚度的隔水層，巖性多以砂質頁巖為主，厚度不一，天然狀態(tài)下具有一定的隔水性能。

5 礦井受水害威脅程度分析

自進行礦井水文地質類型劃分以來，大淑村礦礦井水文地質類型均為中等型，礦井水文地質條件相對簡單。依據其開采現狀，主要水害類型為開采形成的采空水積水和煤層底板含水層水。

（1）煤層頂板含水層水對采煤的影響

煤層頂板含水層主要包括2#煤頂板砂巖裂隙含水層、野青灰?guī)r含水層（4#煤頂板）。

依據《煤礦防治水細則》，開采形成的導水裂隙帶可以依據經驗公式進行計算，詳見表1。

表1 分層開采（0～54°）導水裂隙帶高度計算公式

經驗公式中：ΣM—累計采厚；±號項為誤差。

開采2#、4#時，頂板屬于中硬頂板。2#平均厚4.84m，4#平均厚1.22m。根據所給公式計算出導水裂隙帶高度，參見表2。

表2 導水裂隙帶高度計算結果

根據導水裂隙帶高度經驗公式計算結果，開采2#煤和4#煤時，在導水裂隙帶高度內主要涉及到2#煤頂板砂巖裂隙含水層或野青灰?guī)r含水層，無地表水體和強含水層存在。

采煤過程中2#煤頂板砂巖裂隙含水層水或野青灰?guī)r含水層水可通過頂板冒落帶和導水裂隙進入到采掘空間，但這些含水層富水性較弱，以靜儲量為主，隨著煤層的開采，含水層被逐步疏干，不會對礦井安全構成威脅。

（2）煤層底板含水層水對采煤的影響

煤層底板含水層主要包括野青灰?guī)r、伏青、大青灰?guī)r和奧灰含水層。

2#煤距離野青灰?guī)r含水層頂界面38m左右，距離伏青灰?guī)r含水層頂界面78m 左右，距離大青灰?guī)r含水層頂界面115～120m，距離奧灰灰?guī)r含水層頂界面138～166m。4#煤距離伏青灰?guī)r含水層頂界面40m 左右，距離大青灰?guī)r含水層頂界面75～80m，距離奧灰灰?guī)r含水層頂界面110～128m。

根據相鄰礦井煤層底板破壞深度探測結果，正常情況下開采2#煤時底板破壞深度不會波及下伏煤系地層含水層，開采4#煤時只波及到野青灰?guī)r含水層，上述兩層煤開采正常情況下更不可能波及到奧灰含水層。依據大青觀測孔資料，大青灰?guī)r裂隙巖溶含水層水位逐年下降，目前水位標高接近-397m，奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層水位標高+103.1～+128.6m，表明自然條件下奧灰與大青灰?guī)r含水層無水力聯系。

（3）老空水對采煤的影響

大淑村礦井田內無小煤礦、老窯，目前采掘活動影響范圍涉及到的采空區(qū)均為礦井自采自掘的采空區(qū)，采空區(qū)積水量、標高和范圍清楚。在生產過程中，接近積水區(qū)時，只要嚴格按《煤礦防治水細則》和相關規(guī)定要求進行探放水工作，可以消除老空水對礦井安全生產的影響。

6 結語

綜上所述，煤層頂板含水層水隨著采掘可以進入到采掘空間，成為礦井涌水量的主要組成，一般不會對礦井安全構成威脅。正常情況下，采煤不會引起煤層底板奧灰突水，僅在煤層底板存在導水構造時，才能引起奧灰出水。但只要在采掘活動中，嚴格堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則。嚴格執(zhí)行探放水工作，有效消除老空水對礦井安全生產的影響；嚴格按照《煤礦防治水細則》的要求，執(zhí)行超前鉆探和超前物探工作，對鉆探過程中每項關鍵環(huán)節(jié)現場進行監(jiān)督檢查，嚴格控制超前距離，并實施掛牌管理，礦井防治水安全是能夠保證的。