矿井充水因素（精选7篇）
矿井充水因素 篇1
0 引言
根据2009年山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室文件《关于晋城市直煤矿企业兼并重组整合方案的批复》 (晋煤重组办发[2009]60号) , 山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司为兼并重组整合单保矿井。山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司始建于建国初期, 原属高平市市营煤矿, 1980年矿井进行60万t/a改扩建, 1990年矿井一期30万t/a改扩建竣工投产, 矿井生产能力一直徘徊在30万t/a左右。1998年加入山西兰花科技创业股份有限公司后, 矿井生产能力达到60万t/a。2005年9月, 生产能力达到150万t/a。根据山西省煤炭工业厅文件 (晋煤行发[2012]544号) , 关于山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司核定生产能力的批复, 核定生产能力为180万t/a。2012年9月21日山西省国土资源厅为该矿换发了采矿许可证 (证号为C1400002009121220050841) , 批准开采3-15号煤层, 批准生产规模150万t/a, 批准井田面积为24.727 4 km2, 有效期限为30年, 开采深度由870~510 m标高, (9、15煤层未经环保部门论证批复, 暂不允许开采) 。现依据井田水文地质条件将区内矿井充水因素分析如下。
1 矿井充水来源
1.1 大气降水对矿井充水的影响
本井田东部由于各煤层埋藏相对较浅, 最浅处为41.28 m, 3号煤层采空导水裂缝带为62.00 m, 因此, 大气降水通过基岩裂隙、松散沉积物孔隙渗入井下, 或者通过采空导水裂缝带、地表塌陷、裂缝进入井下, 大气降水对井田3号煤层东部开采有一定的影响, 但对未来三年矿井开采井田内3号煤层西部影响较小。根据矿井涌水量的长期观测, 降水量随季节变化, 矿井涌水量也有小幅变化, 丰水期与枯水期变化量在10 m3/h左右, 一般雨季后2~3个月, 矿井涌水量有小幅增加, 说明大气降水对矿井涌水量影响不大, 地表与采空区无直接导通现象。
1.2 地表水对矿井充水的影响
位于井田内的地表水体主要是原村河和马村河流, 流向均大致由西向东, 河的两岸均较宽阔, 均为季节性河流, 仅在雨季时有短暂水流通过。
井田内有2座中小型水库:章庄水库和掌握水库。章庄水库位于井田西北部, 章庄村西南200 m处, 雨季最大库容量70万m3左右, 水库面积约97 534 m2左右。掌握水库位于井田中部, 掌握村东北, 雨季最大库容量5万m3左右, 水库面积约17 503 m2左右。2014年5月5日调查章庄水库水面标高933.44 m, 平均水深1.40 m, 积水面积51 822 m2, 积水量约72550 m3。掌握水库2009年5月至2010年4月水位逐步下降几乎干涸, 至2010年5月10日干涸, 截止目前, 只在雨季降雨后有短暂少量积水, 水深不超过0.50 m。
这些地表水体通过断层、陷落柱、采煤引起的地表塌陷、裂缝进入井下, 对矿井生产形成一定的影响。将来本矿开采至其附近时, 应采取有效措施, 防止雨季地表水通过采空区地表塌陷、裂缝涌入井下, 造成水灾事故。
本矿未来三年内开采井田内西部3号煤层, 距章庄水库和掌握水库较远, 掌握水库已留设防隔水煤柱。通过对掌握水库周围多年地表勘查, 地面无任何塌陷、裂缝、位移等变形现象, 说明掌握水库煤柱留设合理, 水库积水对三年内的开采无影响。章庄水库保护区附近没有布置采掘工作面, 对矿井生产影响较小。
1.3 老窑水对矿井充水的影响
本矿井及相邻矿井的采空区内有不同程度存在积水, 其积水量随着开采面积的增大而逐渐增加, 对本矿的开采有一定的影响。开采时必须加强调查及探放水工作, 预防水害事故的发生。
1.4 含水层对矿井充水的影响
本井田批采3、9、15号煤层, 其中3号煤层直接充水含水层是山西组砂岩裂隙含水层, 间接充水含水层为下石盒子组砂岩含水层。9、15号煤层直接充水含水层为太原组岩溶裂隙含水层, 属中等富水含水层;山西组砂岩含水层为间接充水含水层。现开采3号煤层, 9、15号煤层未开采;根据以往开采3号煤层情况, 井下采空区积水主要为煤层含水及顶板淋水, 历年来的开采对矿井生产有一定影响。
2 矿井充水通道
根据井田水文地质条件, 矿井充水通道主要包括断层、陷落柱、岩层裂隙、采空导水裂缝带、封闭不良的钻孔和旧井筒等。
2.1 煤层开采后形成的垮落带及导水裂缝带
煤层开采后影响上覆岩层破坏的主要因素有煤层顶板的岩性组合、开采厚度和采煤方法。井田内可采煤层为3、9、15号煤层, 3、9号煤层上覆岩性组合为砂岩、砂质泥岩, 为中硬岩层, 15号煤层上覆岩性组合为灰岩、砂岩、砂质泥岩, 为坚硬至中硬岩层。目前, 该矿开采3号煤层, 采用一次性采全高, 顶板管理方法采用全部垮落法。通过计算可知, 井田内3号煤层采空后, 垮落带高度为15.51 m, 导水裂缝带最大高度为62.00 m。由于3号煤层东部埋藏相对较浅, 最浅处为41.28 m, 导水裂缝带局部会与松散层构通;其导水裂缝带导通至下石盒子组下部 (包括K8砂岩含水层) 。但该矿未来三年开采井田内西部3号煤层, 目前大气降水对开采3号煤层西部影响较小。
2.2 构造对矿井开采的影响
井田总体呈背、向斜相间或相交的褶曲构造, 共发育次一级背、向斜构造8个, 其向斜轴部较低, 采空区容易积水。当巷道进入向斜轴部地段时, 矿井涌水量会增大, 对矿井的开采有一定的影响。
井田内陷落柱发育, 据以往勘查工作及矿井实际揭露情况, 陷落柱体内一般干燥无水, 只在个别地区发现有细小的淋头水出现, 说明陷落柱的导水性比较差。总体来说, 地质构造对井田的水文地质条件有一定影响, 主要是向斜构造的聚水作用和个别断层的导水作用。因此, 一定要重视对隐伏断裂及其他构造形迹的探查和研究, 防止断裂及破碎带突水造成的水害。
2.3 未封堵和封堵不良钻孔及未封堵和封堵不良的旧井筒的影响
井田内共有勘探钻孔34个。按规定, 勘探时施工的各种钻孔, 在工作结束后都要按要求进行封闭, 如果封孔质量未达到标准要求, 钻孔就成了煤层与其顶底板含水层或地表水之间的充水通道, 如在生产过程中, 未封堵和封堵不良钻孔及未封堵和封堵不良的旧井筒, 可沟通地表水及各含水层水, 使矿井涌水量增大, 影响煤层正常开采, 甚至出现严重的水灾事故。矿井在生产过程中应加强防范, 在临近勘探钻孔开采时应加强探放水工作。
3 结语
综合以上分析, 该矿采取相应措施, 能将矿井充水条件及通道对矿井的防治水影响因素降到最低, 从而保障矿井防治水的安全。
矿井充水因素 篇2
1 矿井水文地质特征
1.1 矿井充水水源
新峰四矿矿井水补给来源主要有:大气降水、地表水、地下水和老窑积水等。
(1) 矿区年最大降水量907.8 mm (1977年) , 年最小降水量430.0 mm (1981年) , 降水多集中在每年6～9月。
(2) 地表水系不发育, 仅在井田北部边界外有属淮河水系的颍河自西北向东南流过, 河床宽300～500 m, 历年最大流量1 720 m3/s。
(3) 地下水主要接受大气降水、地表水和上覆含水层水的渗漏补给, 表现为补给速度缓慢, 补给量不足。
1.2 主要充水含水层
(1) 山西组、下石盒子组砂岩裂隙含水层。
由二1煤层顶板以上山西组和下石盒子组中的砂岩组成, 一般厚度大于40 m。裂隙随深度增加而减弱, 贮水条件和补给条件均差, 为含水不均一的弱含水层。单位涌水量0.000 43～0.088 50 L/ (s·m) , 渗透系数0.002 39～0.440 00 m/d。
(2) 太原组上部灰岩岩溶含水层。
由L7—L11五层组成, 其中L7、L9灰岩比较稳定, 是开采二1煤层的直接充水含水层, 一般厚度大于10 m。单位涌水量0.000 052 3～0.040 900 0 L/ (s·m) , 渗透系数0.000 37～0.407 00 m/d。该含水层岩溶和裂隙均不发育, 贮水能力差, 动力补给弱。但该含水层距二1煤层底板最近, 是决定矿井充水的重要因素。
(3) 太原组下段灰岩岩溶含水层。
该含水层包含有L1—L6六层灰岩。上距二1煤层底板约40 m, 是开采二1煤层的底板间接充水含水层。该含水层总厚度8.33～58.75 m, 一般厚11 m。该含水层的单位涌水量为0.036 2 L/ (s·m) , 渗透系数为0.857 m/d。属富水性弱的裂隙—岩溶承压含水层。
(4) 寒武系上统岩溶含水层。
该含水层上距二1煤层底板约76 m, 是二1煤层底板的间接充水含水层。该层顶界面以下附近层段富水性较弱, 埋深在顶界面以下大于20 m的层段为主要含水段, 该含水层富水段的厚度为15～40 m。其岩溶、裂隙不甚发育, 地下水补给水源贫乏, 为富水性弱的岩溶—裂隙承压含水层。但水压较高, 在构造适当部位可顶托或侧向补给上部含水层, 应采取相应的防范措施。此外, 该含水层也是区内唯一永久性供水水源。
1.3 主要隔水层
(1) 太原组顶部隔水层。
L9至二1煤层底板之间为一深灰色的砂质泥岩、泥岩段, 区内沉积不稳定, 厚度变化大, 一般厚约13 m, 隔水性能良好。
(2) 太原组中段砂泥岩段隔水层。
L4灰岩顶面至L7灰岩底面为泥岩、砂岩泥岩、粉砂岩, 其中夹少量细砂岩, 个别地点有薄层灰岩, 厚度2～31 m, 平均20 m, 为一良好隔水层段。
(3) 太原组底部铝土泥岩隔水层。
寒武系顶部与太原组下段灰岩之间的铝土质黏土岩, 从岩性来说隔水性能良好。界面以下10 m内的岩溶裂隙不发育, 各砂岩含水层间的泥岩、砂质泥岩段也是良好隔水层。
1.4 断裂带的导水性
井田内勘探控制4条断层, 区内断层特别是小断层不太发育。F1及次一级的派生断裂与褶皱所导致的裂隙是沟通地下水的主要通道, 断层的导水性能差别较大, 属导水—弱透水断层。
2 矿井突水因素分析
新峰四矿有资料记载的矿井涌 (突) 水共9次 (表1) , 统计分析具有下列特点:
(1) 突水水源为二1煤层顶板砂岩水的占77.78%;突水水源为二1煤层底板水的占11.11%;突水水源为小煤矿水的占11.11%。
(2) 突水水量均不大。初始水量小, 以后逐渐变大, 后趋于稳定。具有采动裂隙导水的典型特征。
(3) 突水通道以裂隙为主, 既有构造裂隙又有采动裂隙。
总之, 新峰四矿矿井涌 (突) 水具有明显的特征, 可概括为:顶板砂岩出水为主, 采动裂隙导水为主, 水量不大。
3 底板灰岩水对二1煤层开采的影响
煤矿底板突水主要有2种情况:①采矿直接揭露导水通道;②底板岩体变形、破坏造成矿井突水。第1种情况, 因为勘探和矿井长期的生产实践, 研究程度高, 大都可以较准确地预报, 并采取相应的预防措施;而第2种突水方式, 涉及因素较多, 情况比较复杂, 特别对于在强含水的寒武系灰岩之上的深部开采, 水压高, 矿压大, 一旦条件具备可能发生底鼓突水, 并造成严重损失。矿井带压安全回采, 需要有足够的底板隔水层安全厚度。
(1) 采面底板隔水层安全厚度的计算公式:
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式中, H为底板隔水层安全临界厚度;L为周期来压前工作面空顶空间最大底宽;P为底板含水层水压;Kp为底板岩石抗张强度;γ为底板岩石容重。
计算时, 周期来压前工作面空顶空间最大底宽L平均取25 m。岩石容重:太原组顶部石灰岩平均26.50 kN/m3;底板细砂岩平均26.27 kN/m3;底板砂质泥岩平均27.58 kN/m3。岩石的抗张强度:太原组顶部石灰岩4.55～9.31 MPa, 平均7.37 MPa;底板细砂岩2.87～3.72 MPa, 平均3.21 MPa;底板砂质泥岩1.63～2.95 MPa, 平均2.34 MPa。采动破坏带的影响深度 (按最大峰值计算) , 8～12 m, 平均取10 m。
(2) 巷道底板隔水层安全厚度计算同式 (1) 。
采面与巷道的底板隔水层厚度理论计算公式相同, 不同之处是:采面底板隔水层厚度计算公式中L为周期来压前工作面空顶空间最大底宽;而巷道底板隔水层厚度的计算公式中, L为巷道的最大宽度。根据新峰四矿实际, 计算时巷道的最大宽度取5 m。
计算结果乘以安全系数 (取1.2) , 加上采动破坏带的影响深度, 为理论计算结果 (表2) 。
由表2可知, 无论是对采面系统, 还是对巷道系统, 底板岩性为石灰岩、泥岩或者是砂质泥岩, 隔水底板的最小、最大和平均理论安全厚度, 存在一定差别。为了增加保险性, 取隔水底板的最大理论安全厚度43.80 m为采掘工程上的隔水底板安全厚度。
(3) 新峰四矿实际底板隔水层厚度。
根据四矿地下水位计算:在-400 m水平, 完整不受破坏的底板隔水层的安全厚度最小需要11.19 m, 平均需要38.24 m, 最大需要43.80 m。
对比综合地层柱状和钻孔资料可知, 区内二1煤层底板砂质泥岩 (或细砂岩) 厚度3.52～10.59 m, 平均厚度5.00 m;太原组顶部的L11、L10灰岩为泥质灰岩, 不稳定, 常局部相变为砂质泥岩;L9、L8灰岩常合并, 一般厚度1～5 m。如果仅考虑任一单层岩石, 最小安全厚度、平均安全厚度、最大安全厚度均不能满足抵抗深部水压的需要。综合考虑:①矿井长期排水, 将起到一定的疏水降压作用, 同时, 底板灰岩含水层在深部岩溶裂隙发育逐渐减弱造成含水层富水性减弱;②开采二1煤时, 寒武系灰岩水危害最大, 寒武系灰岩顶至二1煤层底的整套地层可视为底板隔水层, 该段地层总厚60～130 m, 平均厚度80.50 m, 无论最小安全厚度、平均安全厚度, 还是最大安全厚度, 都能够满足安全生产的需要。
4 矿井水害防治对策
新峰四矿主要开采二1煤层, 根据突水资料及底板隔水层理论安全厚度计算看, 目前阶段矿井防治水方案应遵循“加强矿井地质和水文地质工作, 合理配备矿井排水设施, 确保矿井排水”的总原则。在收集了一定的矿井地质和水文地质资料后, 再进一步深入研究, 确定是否需要进行疏水降压和煤层底板注浆加固堵水工作。
(1) 强化矿井地质和水文地质工作。
矿井地质和水文地质工作成果的优劣, 对煤矿生产指导作用的大小, 都依赖于长期的矿井地质和水文地质观测、分析与研究。因此, 必须重视日常的矿井地质和水文地质工作。①认真执行《矿井地质规程》、《水文地质规程》和《煤矿安全规程》。②认真观测、全面收集矿井地质、水文地质资料, 矿区小煤矿开采、采空区分布及其有关的水文地质资料, 以及矿区大气降水资料。③加强对相邻矿有关资料的收集。
(2) 加强矿井探放水工作。
矿井开采历史长, 区内邻区小煤矿及废弃老巷和采空区有不同程度的积水, 这些都给煤矿安全生产带来极大的威胁。因此, 必须加强开采过程中的探放水工作。采掘工程接近断层、含水层、小煤矿、老空区前, 必须认真分析以往开采资料以及附近区域水文地质情况, 准确预报水害隐患, 实施有效的探放水工程。如果已圈定的采煤工作面内水文地质情况不清楚, 要先进行井下物探工作, 根据异常情况确定采面防治水措施。
(3) 合理留设防水煤柱。
矿井内遇有较大断层时, 必须在断层两侧留有防水煤柱。确定防水煤柱的尺寸时, 应充分考虑相邻矿井的地质构造、水文地质条件、煤层赋存条件、围岩性质、开采方法以及岩层移动规律等因素。
5 结语
新峰四矿矿井充水因素较简单, 二1煤层底板隔水层厚度在不受构造及采动破坏时, 足以抵抗来自底板的水压。在开采二1煤时, 矿井涌水通道主要是断层、裂隙, 采动破碎带、裂隙以及溶洞溶隙等薄弱结构面, 生产中要加强预测预报, 尽量减少人为因素引起的矿井突水。在断层、裂隙发育地带, 底板岩石厚度急剧变薄地段, 要采取适当防治措施, 确保矿井安全生产。
摘要：介绍了新峰四矿水文地质特征, 对矿井充水及突水因素进行了分析, 通过对采面底板隔水层安全厚度的计算和巷道底板隔水层安全厚度的计算, 分析了开采二1煤水害存在及影响程度, 对矿井己组煤的安全回采提出了强化矿井地质和水文地质工作、加强探放水工作、合理留设防水煤柱的防治措施。
矿井充水因素 篇3
晏家铺向斜为一似菱形的、封闭的、完整的向斜储水构造, 其核部为三叠系地层, 翼部为二迭系下统茅口组和栖霞组。栖霞组下段砂质泥岩沿其外围环绕, 内侧为二迭系上统龙潭组煤系岩层相对阻隔, 形成一个与外部无明显水力联系的独立的水文地质单元, 单元面积约300km2, 主要含水层为茅口组和栖霞组灰岩 (详见图1) 。
向斜轴沿北30°东展布, 两翼产状不对称, 西翼岩层产状较陡, 倾向东南, 倾角25~60°, 东翼地层宽缓, 倾向北西, 倾角15~35°, 翼部压性、张扭性断裂较发育, 均呈北东向延伸, 在向斜东北端由一近东西向扭向断裂横切断头。
向斜东翼岩溶比西翼发育, 东翼发现地下暗河7条, 长约26km, 东翼西南端暗河长6km;西翼发现地下暗河1条, 长4km。向斜内地下暗河总长度约30km, 总流量约730l/s, 向斜天然排泄总量约925l/s。向斜翼部和转折端的地下暗河流程较短, 地下水动态不稳定, 水位埋深小于50m, 湄江河、龙潭河分别斜切向斜北部和南部, 8条暗河中有6条排泄于上述两河, 即河谷地带是向斜地下水天然排泄带。
本区地处次一级地表分水岭附近, 地形岩性控制了地下水补给、迳流和排泄条件。地下水主要由大气降雨补给, 次为地表水补给, 地下水沿溶蚀裂隙、岩溶通道及构造裂隙等途径由高势能向低势能方向运动, 以汇流及潜流形式向排泄区迳流, 地表水系是地下水的主要排泄场所。由于地貌和岩层含水性差异, 地下水多集中在含水性强与弱的岩层接触面及沟谷低洼处排泄。
茅口组灰岩出露面积宽广, 厚度大, 地表岩溶发育, 不均一性明显, 其地下水易于接受大气降雨的垂直入渗补给, 本区茅口组灰岩为地下水的补给迳流区。龙潭组、长兴组、大冶组地下水多为原地渗入, 经短距离地下迳流后出露地表。车田江水库为本区地下水的排泄区。
2 矿井充水因素分析
由于大冶组、长兴组及龙潭组顶、底部泥岩隔水层的阻隔作用, 在自然条件下各含水层之间水力联系较弱, 含水层内水体以层内迳流为主, 大气降水为各岩层组补给来源。几条小溪为常年性地表水流, 均切割了矿区内各地层, 在流经煤层的直接充水含水层时, 为地下水的定水头补给边界, 故对煤矿床开发有一定的充水影响。
在正常条件下开采2煤层, 充水水源主要为煤层顶板龙潭组砂岩裂隙含水层和长兴组岩溶裂隙含水层, 消耗其静储量为主, 充水通道为采动裂隙及构造破碎带, 因都属弱~中等含水层, 其充水量有限, 原则上不影响矿井生产, 实际生产中已经证实。地表水体和基岩风化带水不会形成对矿井直接充水影响, 但可以成为矿井充水的间接补给水源。大气降雨是引起矿坑涌水量变化的主要因素, 一般涌水量增大时间滞后降水期间隔较短。
由于矿井均按照下行开采方法, 因此上水平开采后老采空区积水下渗也是下水平煤层开采充水水源之一。
本区2煤层属茅口组灰岩岩溶含水层带压开采, 到目前为止未发生过底板突水事故。但是随着开采水平向纵深部延伸, 岩溶水头压力增大, 在煤层底板变薄带及地质构造破坏区, 有产生异常突水可能性, 将成为深部煤层开采直接充水水源, 因此在以后开采过程中注意勘探防治。
3 生产矿井水文地质条件分析
本区位于涟邵煤田北段, 涟源凹陷区之晏家铺含煤向斜内, 侵蚀溶蚀岩溶地貌, 属中低山峰脊、垄脊谷地地形, 切割强烈, 冲沟发育。本区域属资江流域, 油溪河之上游, 区内地表水系发育, 矿区内主要地表水体为车田江水库, 总库容约1.27亿m3, 横跨新化县之温塘镇、田坪镇及涟源市古塘乡, 呈树枝状分布 (见图2) , 水库蓄水情况良好, 面积达5.33km2, 库区基岩直接出露 (见图3) 。
晏家铺矿区目前有生产煤矿二座, 分别为湘新煤矿、兴隆煤矿, 总生产能力约8万t/a, 均主采上二叠统龙潭组2煤层, 均采用斜井开拓方式, 边界机械抽出式通风方法, 分级排水, 各矿井生产技术条件如表1所示。以湘新煤矿为例, 分析生产矿井水文地质条件。
湘新煤矿2煤层底板距茅口组灰岩的厚度仅8~12m。直接充水含水层为茅口组裂隙溶洞含水层, 且浅部开采时没有揭露和疏排地下水, 茅口组灰岩水的水柱压力虽然小于2煤层底板隔水层能承受的安全水柱压力, 但随着开拓的延深, 若遇断裂构造、裂隙发育带、岩溶陷落柱、底板岩石抗张强度降低或隔水层厚度变薄等工程地质条件恶化时, 茅口组灰岩溶洞水可突然溃入矿坑。如2012年8月14日, 在+240m水平开采2煤层时, 煤层底板茅口组灰岩溶洞水突入矿坑, 发生突水事故, 造成淹井现象, 幸亏无人员伤亡。另外车田江水库位于矿井东部, 在生产中若遇导水裂隙带高度波及库底将造成矿井突水淹井事故。故车田江水库对矿坑充水有一定的影响, 在接近水库的边界部位应留设一定的保安煤柱。根据煤炭科学研究总院唐山研究院于2011年5月提交的《湖南新化晏家铺矿区水体下煤炭开采可行性论证报告》, 晏家铺矿区2煤层最大采厚0.6m时, 其导水裂缝带最大高度为33.2m, 车田江水库下开采所需防水安全煤岩柱尺寸为80m。水库底界面最低标高为+420m, 确定水库下开采最高上限为+340m。水库下+340m标高以下在正常条件 (底板茅口组灰岩岩溶安全水头允许) 下开采是可行的, 水库水体不会对井下工作面产生直接充水影响。现湘新煤矿已开采至+275m, 水库对该矿开采不会产生直接充水影响。
因此, 矿坑主要充水来源为龙潭组砂岩裂隙水、老窑水、大隆组岩溶水及降雨沿采空区塌陷裂隙带渗入水, 水文地质条件中等。
4 结论与建议
(1) 晏家铺矿区地表水系发育, 车田江水库横跨矿区之上。煤层顶板上覆岩层长兴组灰岩含水层, 含水性弱至中等, 为2煤层开采直接充水含水层, 基岩风化带发育较深, 含水性较弱, 本区为复合水体下采煤。
(2) 晏家铺矿区2煤层最大采厚0.6m时, 其导水裂缝带最大高度为33.2m, 水库下开采所需防水安全煤岩柱尺寸为80m。水库底界面最低标高为+420m, 确定水库下开采最高上限为+340m。水库下+340m标高以下在正常条件 (底板茅口组灰岩岩溶安全水头允许) 下开采是可行的, 水库水体不会对井下工作面产生直接充水影响。
(3) 建议进一步查明底板茅口组灰岩含水层水文地质条件, 按国家关于煤矿防治水有关规定, 做好茅口组灰岩承压水防治问题, 以保证煤矿在承压水上安全开采。
摘要：本区位于涟邵煤田北段, 涟源凹陷区之晏家铺含煤向斜内, 侵蚀溶蚀岩溶地貌, 属中低山峰脊、垄脊谷地地形, 切割强烈, 冲沟发育。区内地表水系发育, 矿区内主要地表水体为车田江水库, 总库容约1.27亿m3, 呈树枝状分布, 水库蓄水情况良好, 水域面积达5.33km2。
关键词：晏家铺矿区,水文地质条件,矿井充水,因素分析
参考文献
[1]国家煤矿安全监察局.《煤矿防治水规定》[M].2009, 9.
[2]国家煤矿安全监察局.《煤矿安全规程》[M].2011, 1.
[3]煤炭科学研究院唐山分院.《湖南新化晏家铺矿区水体下煤炭开采可行性论证报告》.2011, 5.
豫西某煤矿矿井充水条件 篇4
如果不考虑突水强度, 仅从突水发生频率来分析, 豫西某煤矿主要充水水源是煤层顶板砂岩裂隙水老空水和小煤窑水, 其次是煤层底板太原组灰岩岩溶水和煤系地层基底的奥陶系灰岩岩溶水。但从突水强度来说, 以奥灰水突水强度最大, 其次是小煤窑水和老空水, 最小是煤层顶板砂岩裂隙水[1,2]。
1 突水水源
1.1 奥灰水
奥陶系灰岩构成煤系地层的基底, 岩溶发育, 补给条件好, 是豫西某煤矿矿区富水和导水性最好的含水层, 也是二1煤底板间接充水含水层。奥灰水含水层虽上距二1煤层底板50m, 但如有断层存在, 也能进入矿井。奥灰水突水具有水压大、来势猛、水量充沛、持续时间长的特点, 一旦发生突水, 最容易造成恶性淹井事故。如1995年11月5日此矿发生在一水平12采区12161工作面上的奥灰水突水, 最大突水量达4257 m3/h, 使矿井被淹。
1.2 小煤窑矿井水
豫西某煤矿井田北部边界大致以二1煤底板+150m等高线为界, 深部以二1煤层底板-200等高线为界。豫西某煤矿北部分布着40多个乡镇煤矿, 个体小煤窑及废弃的小煤窑不计其数。这些小煤矿井下采区、巷道相互贯通, 豫西某煤矿北部边界附近的小煤矿, 不仅私自越界开采, 有时还故意与豫西某煤矿井下贯通, 向豫西某煤矿排放矿井水, 使豫西某煤矿排水量大增或直接造成突水事故。如1998年3月31日, 12采区上山—车场发生突水, 最大突水量32 m3/h。后经调查分析, 本次突水是石寺新矿向豫西某煤矿偷排矿井水所致。又如, 1998年8月28日在11032工作面切眼处发生突水, 最大突水量80m3/h, 使00.32工作面完全被淹, 造成直接经济损失数十万元, 经调查该次突水是东沙一矿将其矿井水排入豫西某煤矿所致。
1.3 老空水
迄今为止, 豫西某煤矿已发生了4次以老空水为水源的突水, 分别是90年6月19日11041与11021工作面联络巷突水、94年4月18日11022工作面下巷突水、95年1月23日12102工作面突水和95年7月21日11081上巷突水。这四次突水最大突水量达80-100m3/h, 4次突水中, 除90年6月19日11041与11021工作面联络巷老空突水淹没巷道200余米, 并使工作面停产2天外, 其余并未对采煤生产造成太大的影响。老空水突水主要原因是:掘进巷道偏向, 以至于导通回采后的采空区, 使采空区积水自然涌出。老空水突水的特点是初期水量大, 来势凶猛, 但因积水量有限, 突水后水量往往迅速衰减, 一般3-5天后稳定甚至衰弱为零。
1.4 山西组砂岩裂隙水
煤层顶板的大占砂岩裂隙比较发育, 含有裂隙水, 是煤层顶板直接含水层。采掘活动使煤层顶板岩层变形、破坏, 形成冒落带、裂隙带和弯曲变形带。煤层顶板的山西组砂眼裂隙水甚至石盒子组砂岩裂隙水以顶板的形式进入矿井。就豫西某煤矿来讲, 顶板砂岩裂隙虽然比较发育, 但多为方解石充填, 且砂岩含水层均被泥岩和砂质泥岩所分隔, 补给和储存条件差, 富水性弱。因此, 煤层顶板砂岩水表现为顶板滴水、淋水, 很少形成突水。通常, 只有在断层带附近或裂隙密集带, 顶板砂岩水会形成突水, 但突水量一般不会很大。截止目前, 豫西某煤矿共发生了3次以煤层顶板砂岩裂隙水为水源的突水, 最大突水量24m3/h。
2 突水通道
豫西某煤矿区充水通过断裂通道、宽大裂隙通道、煤层顶板采动裂隙通道、人为导水通道、封闭不良钻孔和废弃井筒导水通道等。 (如图1)
2.1 断裂导水通道
在华北型石炭、二叠纪岩溶煤田中, 奥灰水突水常与构造有关, 断层或断层带垂向导水是奥灰水进入矿井的主要通道。一切大小断裂都可能成为充水水源进入坑道的途径。各矿层间有不透水层隔开的充水岩层中地下水, 往往是通过断裂带突入矿井坑。如华北石炭—二叠系煤田的底板奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙水, 一般都是以断裂带为导水通道, 豫西某煤矿就属于该种情况。
断裂构造能否成为充水途径, 关键在于它的透水性, 断裂带的透水性主要取决于两盘的岩性, 而且往往与两盘岩石的透水性一致。很多实际资料证明, 发育在不同岩性段的同类型断裂, 或同一断裂通过不同岩性的部位, 其透水性可以有明显差异。根据力学性质将岩石分三类: (1) 软柔性岩, 如页岩, 泥灰岩等; (2) 硬脆性岩, 如石英岩等; (3) 脆性可溶岩, 如石灰岩, 白云岩;若两盘均为软柔性岩石时, 其透水性则与断裂的力学性质有关, 压性和压扭性断裂常不透水, 而张性断裂可具弱透水性, 若两盘均为硬脆性可溶岩时, 断裂带多数具透水性;若两盘为不同岩类的组合, 则透水性就比较复杂, 需要根据具体情况进行分析。根据大量实际资料, 综合各类断裂的水文地质特征, 结合豫西某煤矿特点, 提出了如下表所示的断层分类[3]。
2.2 裂隙与采动裂隙导水通道
山西组大占砂岩和香炭砂岩裂隙含水层是二1煤层顶板直接充水层, 裂隙发育, 含有裂隙水, 富水性不均匀, 裂隙发育地段富水性强, 裂隙水可沿裂隙流入矿井。各数情况下, 顶板砂岩裂隙水主要以顶板淋水, 滴水形式进入矿井, 偶尔会形成突水。采煤活动使煤层顶板产生冒落断裂, 将上覆岩层破坏, 形成冒落带, 裂隙带和弯曲带, 不仅为煤层直接顶板山西组砂岩裂隙水进入矿井提供了通道, 同时, 也为二叠系石盒子组砂岩裂隙水进入矿井提供了通道, 若采媒引起的导水裂隙发展到地面地表水体时必然会引起矿井涌水量增加。甚至造成突水, 根据有关资料, 迄今为止豫西某煤矿共发生2次因顶板采动裂隙造成的突水, 最大突水量21-23 m3/h。
煤层底板岩层采动影响也会产生破坏, 在矿山压力和水压共同作用下, 底板岩层所承受的压力超过其抗压强度极限时, 便发生底板鼓动变形, 底鼓部位及周围产生裂隙, 使底板隔水层原有的岩层结构受到破坏, 下覆含水层的水便通过这些裂隙进入矿井, 豫西某煤矿煤层底板破坏深度12-16m, 二1媒底板至L7灰岩之间距离平均11米, 因此, L7灰岩岩溶水有可能会以底板裂隙通道突入矿井。
2.3 人为通道
在登记在册的12次突水事故中, 有三次突水是豫西某煤矿北部靠近井田边界的小煤矿越界开采或故意向豫西某煤矿排水造成的, 处在豫西某煤矿北部边界附近的一些小煤矿, 利用其采煤位置比豫西某煤矿高的优势, 打通巷道, 将矿井水或采空区积水排入豫西某煤矿。2000年8-10月, 豫西某煤矿矿井排水总量达到500-800 m3/h, 其中1/3-1/2水量来自小煤窑。为封堵来自小煤矿水, 豫西某煤矿2000年9月在西三采区巷道建成一座水闸墙, 投入使用后, 矿井排水量减少了200 m3/h以上。由于种种原因, 最近几年小煤矿越界采煤和有意向豫西某煤矿排水的现象有增无减, 不仅给豫西某煤矿造成巨大经济损失, 也对煤矿安全生产构成严重威胁。特别值得提出的是, 豫西某煤矿有2次突水是由于巷道做偏, 以至于巷道与采空区泵窝相通, 从而发生了突水。
2.4 封闭不良钻孔导水通道
在豫西某煤矿井田范围内, 分布着近200个各类勘探钻孔。从时间上看, 既有50年前的钻孔, 也有近几年的钻孔;从钻孔性质看, 有的几十米深, 有的则数百米。这些钻孔由不同部门的勘探队伍施工, 施工质量和技术要求不甚一致。施工后的钻孔虽然都进行了封闭处理, 但少数钻孔封闭不良 (或缺乏封孔资料) , 有的钻孔几乎切穿了井田所有含水层和隔水层, 采煤时若遇这类钻孔, 有可能发生透水。
3 结论
豫西某煤矿二1煤层与奥灰之间的, 间于二1煤层与L7灰之间的砂质泥岩/泥岩隔水层, 受工作面采动矿压的影响, 主要形成导水破裂带;关键隔水层是直接位于灰方的本溪组铝土质泥岩, 但是, 也有可能部分成为奥灰水的导升带;所以, 总体有隔水层厚度是比较有限的。
摘要：豫西某煤矿系我国大水矿区, 该矿主采二叠系山西组二1煤层, 距离煤层底板50 m左右是具有强承压岩溶水的奥陶系灰岩, 它对矿井安全生产构成了严重威胁, 本文着重研究该矿矿井充水条件。
关键词：突水水源,突水通道,小煤窑
参考文献
[1]高延法, 施龙清, 娄华君, 等.底板突水规律与突水优势面[M].中国矿业大学出版社, 1999.
[2]沈继方, 于青春, 胡章喜.矿床水文地质学[M].中国地质大学出版社, 1992, 18-25.
矿井充水因素 篇5
本区位于河北省邯郸市峰峰矿区的西北部, 地处峰峰矿区的和村镇和义井镇, 海拔标高+264m。
井田北面以F11断层与万年矿井田为界;西面以F6断层、和村镇西部煤柱线、F41断层及下架煤 (9号) 煤层露头线为界;南面以人为技术边界、F43断层、下架煤 (9号) 煤层露头线与王凤井田及义井深部勘探区为界;东面以鼓山大断层为界, 南北走向长度8km, 东西倾向宽约4.1km, 原批准矿区范围为32.75km2。
河北省国土资源厅2005年8月11日授予邯郸通顺矿业有限公司采矿许可证, 批准矿区面积13.707km2, 开采深度+250~-800m。本次煤炭资源储量核实报告范围以此为准。
本区交通方便, 邯郸环行铁路从井田北侧通过, 北部有和村火车站, 距工业广场约1.6km, 南部有义井火车站, 距工业广场约5km, 由环行铁路向北向南均与京广线相连。本区向南至峰峰市区, 向北至武安、邯郸、长治均有公路, 交通十分方便。
2 矿井充水的主要水源
(1) 地表水。
在本井田范围内的地表水源有:位于墁田西部的西河沟、跃峰渠及跃峰渠两侧的蓄水池、水库等。西河沟常年有水, 以南北方向跨越西部井田, 跃峰渠间断性有水, 也以近南北方向跨越井田上部。这些地表水可以通过各含水层露头进入含水层, 由含水层对井下进行间接补给, 也可以通过采空区裂隙渗透到井下。
(2) 大气降水。
奥陶系石灰岩在井田的东西两侧均有大面积出露, 接受大气降水的补给。本区目前开采深度较大, 大气降水从地表进入井下深处需要一个渗透的过程, 矿井涌水量在雨季后两个月才有所增加, 但水量增加不大, 一般为1m3/min左右。
(3) 小窑老空及巷道或采空区积水。
井田大部分煤层的顶、底板是含水层, 小窑老空、巷道或采空区都会有积水, 对矿井安全生产有很大的影响, 采掘时要随时进行探放。
(4) 含水层水。
冲积层含水层的潜水, 主要通过含水层基岩露头和老空裂隙进入井下;石盒子组砂岩和大煤、山青顶板砂岩含水层的裂隙、孔隙及连通都不太好, 水量不大;野青、伏青、中青薄层石灰岩含水层岩溶裂隙比较发育, 含水较丰富, 但厚度小, 补给条件差, 本身水量有限, 采掘前预先对它们进行疏放, 经一段时间都能疏干;大青、奥灰含水层岩溶裂隙、溶洞都很发育, 富水性极强, 水压很高, 一旦突水就有淹井危险, 对矿井充水的途径主要有两个, 一个是通过导水断层进入井下巷道, 另一个是通过封孔不良的钻孔进入井下巷道。
3 矿井涌水量及其构成
本区矿井涌水量随着开采深度的增加而增加, 多年平均为26.35m3/min, 目前涌水量1 8.6m 3/mi n (一水平为5.4 m 3/mi n左右, 二水平为10.6m3/min左右, 拔剑为2.6 m3/m i n) ;其中大煤老空水约3.7 m 3/min, 野青老空水约2.4m3/min, 野青含水层水约1.0m3/min, 山伏青老空水约3.4m3/min, 大青含水层水约2.0m3/min, 奥陶系灰岩含水层约2.5m3/min, 断层水约2.0m3/m i n, 其余井筒水、石盒子组砂岩水等约1.6 m3/m i n。在1 9 8 2年至1 9 8 5年期间, 由于采掘中央区的山青、大青及下架煤层, 对大青灰岩水进行疏放, 矿井涌水量达到建矿以来的最大值33.5m3/min。
4 矿井充水特征
(1) 大煤±0水平大巷开拓时水量很小, 仅0.2m3/min, 随着煤层开采面积的增加及水平延深, 水量逐渐增加至4m3/min左右, 多以淋水的方式进入采掘巷道, 煤层采空后成为老空水。补给水源主要是煤系上部石盒子砂岩含水层水及潜水、地表水的渗入。
(2) 野青与伏青灰岩裂隙比较发育, 钻孔疏干时水量可达5.0m3/min, 但疏干后的巷道水量很小, 大部分巷道是干的, 只在断层附近裂隙发育部位仍有少量水;分水平疏干在没有断层阻隔时, 下水平的水压相当于上水平降压后的水位, 下水平放水, 上水平干枯。
(3) 山青煤回采顶板砂岩一般淋水较小 (0.1~0.2m3/min) , 主要是在回采前要先疏放大青水, 降低水压, 在安全压力条件下带压开采, 曾在中央盘区将大青水位由+130降至+60水平, 从而安全回采了受水威胁的山青煤。
(4) 以断层为界, 分区分块疏干含水层时, 断层一盘疏干, 而另一盘水位不变, 巷道揭穿断层彼盘为含水层时, 将发生巷道充水。因此, 采掘时要特别注意对被断层切割而形成含水层水不连通的封闭地段的疏放。
5 矿井水文地质类型
根据《矿井水文地质规范》对矿井水文地质类型划分的分类标准, 结合矿井的具体水文地质情况, 对本矿井进行了水文地质类型的划分。按矿井的生产情况, 从受采掘破坏或影响的含水层、单位涌水量、开采受水害影响程度及防治水工作的难易程度几方面来看, 均符合水文地质复杂的条件属于水文地质复杂型矿井。
参考文献
[1]彭铿如, 廖时林, 林绍华, 等.“灰帽”下急倾斜煤层采煤的实践[J].煤矿安全, 2001 (9) .
[2]毛光和.浅谈安源煤矿提升系统的技术改造[J].煤矿安全, 2001 (9) .
[3]金江涛, 廖万生.抗胀与解胀法相结合的双层井壁施工[J].煤矿安全, 2001 (9) .
[4]刘国林, 段绪华.老空、老窑水的充水特征及防治对策[J].中国煤炭, 2004 (3) .
矿井充水因素 篇6
南屯煤矿主采煤层3煤分布面积约为27.5 km2。井田处于轴向北东倾伏的兖州不完整向斜的南翼, 煤层赋存整体呈单斜构造, 南高北低, 地质构造简单, 断层稀少, 主要发育在井田边界。主要开采煤层为石炭二叠系煤系, 共含煤19层, 分上、下2组, 上组煤顶板以中砂岩、粉砂岩、黏土岩为主, 开采后易冒落。下组煤顶板为灰岩、黏土岩, 开采后具有缓慢下沉的特点。南屯煤矿目前已转入配采16, 17煤阶段。
1矿井充水条件
1.1充水水源
(1) 地表水和大气降水。
地表水和大气降水可通过封闭不良的钻孔, 由冒落裂隙带沟通顶板灰岩含水层和第四系松散含水层迅速补给灰岩含水层而突入矿坑。
(2) 顶板裂隙水。
南屯井田内的顶板含水层有第四系上组砂砾石孔隙含水层、上侏罗统红色砂岩裂隙含水层、太原组煤系灰岩裂隙含水层。第四系含水层总厚21～143 m, 平均厚81.9 m, 空间分布为东薄西厚、南薄北厚。
(3) 底板灰岩水。
奥灰含水层富水性具有不均一的特点, 横向、纵向上都变化很大, 富水性较弱, 但其接受大气降水、地表水或第四系松散含水体的补给, 水位高、水压大, 使奥陶系岩溶承压水成为威胁下组煤开采的主要突水水源。
(4) 老空水。
南屯井田内及邻近煤矿开采历史悠久, 在邻近区域内有西以马家楼断层为界的里彦矿, 北以黄埔断层为界的鲍店、东滩两井田, 南部有北宿矿以及落陵煤矿。这些煤矿开采历史较长, 大部分老窑积水。不易确定采空区面积、积水范围、积水量等, 给南屯矿采掘带来一定的安全隐患。
1.2矿井充水途径
(1) 构造断裂带。
由构造断裂形成的断层破碎带往往具有良好的透水性, 会形成矿井充水的良好通道。南屯煤矿矿井内主要发育大断层3组 (按方向) :北西至近南北向、北西至近东西向和北东向, 其中北北西至近南北向断层最为发育。断层主要发育于井田东部, 西部较少。下组煤-432 m水平构造发育的基本特点是:西部相对复杂, 小型断层相对较为密集;东部相对简单, 构造稀少。
(2) 煤层顶底板破坏。
就一般规律而言, 采空区上方可划分为3个不同性质的破坏和变形影响带:冒落带、导水裂隙带、整体移动带。南屯煤矿30余年的开采实践证明:3上煤顶部砂岩为直接充水含水层, 第三层灰岩 (简称三灰) 和红层为间接充水含水层。工作面顶板淋水和采后采空区涌水为其主要充水形式, 采动裂隙为其主要充水通道。南屯煤矿近期开采-432 m水平太原组16上煤和17煤, 开采的直接充水含水层为十下灰岩含水层, 为16上煤的直接顶板, 间接充水含水层为十四灰和奥陶系灰岩含水层。煤的顶板为十一灰, 因其厚度小, 含水微弱, 易于疏干, 对煤的开采无大的影响。在富水性上, 16上煤顶板中砂岩含水层、十下灰及十四灰3个含水层相对较低, 且由于厚度有限, 自身的含水量相对较小, 以静储量为主。在无外界水源补给情况下, 这3个含水层水一般不会形成较长时间的较大充水。
2突水特征
矿井突水[1]是指煤矿在正常生产中突然发生的具有一定数量、来势凶猛的涌水现象。南屯煤矿3煤的开采突水有以下特征:
工作面回采前, 一般无水或仅巷道局部有滴水。当3上煤工作面一分层回采时, 由于顶板岩层的裂隙及采动超前影响, 使3上煤顶板砂岩水下渗于工作面和采空区内, 使工作面出现淋水。进入二分层开采时, 累计采厚增加, 顶板裂隙相应增加, 并波及到红层底部含水段, 使之与红层内导水裂隙连通, 以致红层地下水下泄进入采空区形成采区突水。当进入3煤回采时, 由于3煤与3上煤之间有夹层, 顶板裂隙不再增加, 而且在采动影响范围内, 红层中地下水的储量已被疏干, 故工作面涌水开始减小, 并在工作面停采后涌水量更小。
3采区涌水对煤炭生产的主要影响
根据-432 m水平主要充水含水层十下灰和十四灰的水文地质特征[2] (富水性较弱, 含水层富水性不均一等) , 南屯矿下组煤采区涌水对煤炭生产的主要影响是:
(1) 在正常的开采区段, 十下灰岩以静储量为主, 在工作面回采时主要以淋水为主, 随时间的延长, 水量趋小, 对工作面的生产不会造成影响。但在顶板裂隙发育段出水量较大, 是正常出水量的几倍, 若出现出水时, 排水设备能及时开动及时排水, 对生产影响不大;若排水不及时, 会造成短时间的停产。
(2) 十四灰以底板裂隙出水, 正常区段水量不大, 对生产不产生影响, 当底板裂隙发育时, 会从裂隙涌水, 水量比正常涌水多1倍或几倍, 当排水工作跟不上时, 可导致掘进面被淹。
(3) 当揭露构造裂隙发育带, 而且奥灰与十四灰层段间距较小时, 一旦发生水力联系, 工作面底板水量呈增大趋势时, 应密切注意观测十四灰出水段是否有其他水源补给, 并对水质等相关资料分析。当随时间推移工作面水源已由十四灰水变为奥灰水, 致使十四灰和奥灰混合水进入工作面时, 要尽快采取防治水措施, 制止水害的发生。
4结语
煤矿防治水不是一项孤立的工作, 而是一个过程, 是一个从检查水害机理到进行针对性施治的过程。针对南屯矿含煤岩系的含水层赋存条件, 在采区工作面回采过程中应做好以下防治水工作[3]:①查明红层的富水性及充水特征;②提升矿井排水能力;③防治采区、工作面的红层涌水、突水;④改变工作面巷道布置及运输形式。
摘要：南屯煤矿投产以来, 矿井水量较大, 防治水工作难度大, 矿井安全形势更加严峻。通过对南屯煤矿矿井充水条件与突水特征的分析, 将突水划分为导水断层突水、向斜突水及采动裂隙波及红层突水3种类型, 并根据其突水特征, 提出矿井水防治的建议。
关键词：矿井水,充水条件,突水特征
参考文献
[1]栾经辉.鲍店煤矿突水条件分析[J].中国煤田地质, 2005 (B06) :68-70.
[2]徐建国, 谢业良, 朱振雷.南屯煤矿下组煤-432水平涌水特征简析及综合防治[J].煤矿现代化, 2006 (Z1) :78-79.
矿井充水因素 篇7
东辉勘查区位于黑龙江省三江平原西部, 南部为花岗岩隆起的低山丘陵, 北部至松花江, 西起安邦河, 东至别拉音山的范围。地势南高北低, 三江平原始终处于大面积以下沉为主的间歇性沉降之中, 巨厚的松散沉积物, 成为现在平原区地貌主体。地形平坦而开阔, 地面标高为65~70m。南部由西自东分布有安邦河、哈达墨河、二道河子等河流, 其流向总体是由南向北, 北部松花江由西向东流。
2 区域含水层
第四系冲积、湖积含水层广泛分布, 由各粒级砂、砾砂等组成, 成份为石英、长石、花岗岩和玄武岩砾石等组成。第四系含水层由南向北逐渐增厚, 一般厚度100~300m, 含水性和透水性从南往北逐渐增大。第三系全区发育, 局部零星缺失, 含水性微弱, 单位涌水量为0.00938 L/s.m, 可视为隔水层。下部以粗砂岩、砂砾岩为主, 含泥质, 富水性弱, 单位涌水量为0.012~0.068 L/s.m。一般厚度50~120m, 为弱含水层。根据地貌单元、岩性、地下水埋藏类型和水力性质, 分为第四系含水层、第三系含水层和基岩裂隙含水带。
2.1 第四系孔隙含水层
(1) 冲积孔隙潜水含水层:主要分布于二道河子、安帮河、哈达墨河流域及其支流等地带, 岩性主要为砂、砾砂和卵石组成, 灰黄及黄色, 厚度一般8.00~50.00m, 单位涌水量0.694~16.949L/s.m, 渗透系数6.00~22.344m/d, 水位埋深0.50~5.00m。
(2) 冲积孔隙承压含水层:全区广泛分布, 主要岩性为粗砂、砾砂、中砂、细砂等组成。厚度一般70.00~300.00m, 单位涌水量0.238~12.90L/s.m, 渗透系数0.552~27.432m/d, 水位埋深0.70~2.00m。
2.2 第三系孔隙含水层
第三系全区发育, 埋藏在第四系与白垩系之间, 在南部的集贤矿区、东荣一矿、二矿、三矿和顺发井田局部地段缺失, 形成“天窗”, 使第四系含水层与基岩裂隙含水带直接接触。
第三系上部以半交结的泥岩、粉砂岩为主, 含水性弱, 可视为隔水层。下部以粗砂岩及砂砾岩为主, 含水层厚度一般30~80m, 最厚160.21m。单位涌水量为0.0012~0.023L/s·m, 渗透系数0.028~0.053m/d, 水位埋深1.70~3.053m, 水质类型为HCO3-CL-Na-Ca型水, 矿化度为0.24~0.48g/L, 含水性弱, 水力性质为承压水。
2.3 基岩裂隙含水带
(1) 煤系风化裂隙含水带
在集贤煤田均有分布, 埋藏在第三系以下, 浅部风化裂隙发育, 无充填物, 多数钻孔严重漏水, 埋藏深度250~350m, 厚度60~120m, 单位涌水量一般为.022~0.35L/s·m, 最大1.141L/s·m, 最小0.0044L/s·m, 渗透系数一般0.0222~0.369m/d, 最小为0.00395m/d, 最大2.857m/d, 水位埋深0.63~16.22m, 水质类型HCO3-CL-Na-Ca和HCO3-CL-Na-Mg型水。
(2) 煤系基底岩层裂隙水
主要分布于东、西、南部低山丘陵地带, 由花岗岩、火山碎屑及灰岩等组成。经长期风化剥蚀作用, 裂隙不发育, 地形不利于地下水的补给, 有利于大气降水的排泄作用, 出露面积小, 补给条件不好, 含水微弱。
3 充水因素分析
3.1 邻近矿井充水因素
东荣一矿位于井田南部, 始建于2005年5月10日, 主井深度311.10m, 副井深度283.20m, 巷道标高为-190m, 深度256.00m左右, 目前没有正式投产。矿井涌水量520m3/h。
第四系含水层岩性以中砂、粗砂和砾砂为主, 富含孔隙水, 分为上部和下部含水层, 下部含水层在“天窗”处对风化裂隙含水带有补给, 对矿床充水有影响, 是主要的补给来源, 为间接充水含水层。
东荣一矿区共有四块“天窗”, 第一块“天窗”分布于第8~12勘探线煤层露头部位, 第二块、第四块“天窗”分布于F15断层以东, 第三块“天窗”分布于第15、16勘探线中深部。目前对矿井充水有影响的主要是第一块“天窗”。井筒的位置在第8勘探线, 位于第一块“天窗”南部边缘。第四系地下水位有所下降, 经观测在主井井筒附近的第四系水位水位埋深为5.90m, 距主井筒900m的第四系观测孔的水位埋深4.80m, 勘探时天然状态下的第四系水位埋深0.94~1.88m。
3.2 井田充水因素
(1) 基岩裂隙含水带对矿床充水影响。强基岩裂隙含水带厚度80.00~150.00m, 平均厚度102.75m, 底板平均埋藏深度452.30m。受风化作用影响, 岩石强度较低, 裂隙发育, 多开裂隙, 局部岩石破碎, 呈碎块状。多数钻孔百分之百漏水, 钻孔单位涌水量为0.036~0.460 L/s.m, 渗透系数为0.103~0.748 m/d。是矿床直接充水含水带, 对矿床充水有直接影响。
(2) 断层的导水性对矿床充水影响。本井田共有16条断层, 其中北西向8条, 为F26、F48、F19、F19-1、F50、F51、F54、F56;北东向7条, 为F16、F22、F23、F24、F28、F37、F53;近南北向1条, 为F13。落差大于100m者7条, 即F16、F48、F19、F26、F23、F19-1、F50, 其余皆小于100m, F28为逆断层, 其余皆为正断层。根据集贤煤田各井田勘探实见断层和抽水试验得知, 逆断层断面两侧多为隐裂隙和闭裂隙。单位涌水量0.001~0.101L/s·m, 渗透系数0.18m/d, 逆断层的导水性和富水性弱。
4 井田水环境
本井田内无河流, 第四系厚度为242.30~325.80m, 平均厚度262.25m, 发育规律是南部薄, 北部厚。岩性主要为砾砂和粗砂, 夹有薄层中砂和细砂, 富含孔隙水, 富水性好, 为良好的含水层。第三系厚度41.00~116.00mm, 平均厚度86.93m, 下段为弱含水层, 该含水层岩性以半胶结的砂岩为主。
总之, 该区附近无污染源, 地下水水质良好, 矿区水环境质量良好。井田内没有河流, 大气降水通过人工排水渠排出井田, 部分用于农田灌溉。地下水的开发利用主要是农田灌溉和当地居民生活用水。多为40~50m深的浅水井, 采取第四系含水层中的地下水。煤炭资源开采时, 以疏干基岩裂隙含水带水为主, 矿坑疏干后将会造成地下水位大幅度下降, 形成区域降落漏斗, 使水均衡受到破坏。
摘要：集贤煤田是国家重点能源基地, 矿床水主要为第四系含水层、第三系含水层和基岩裂隙含水带。通过对现有矿区含水层及地下水的补给、排泄资料以及邻近矿区充水因素分析为下一步矿井开采提供指导意义。