矿井水文地质条件

矿井水文地质条件（精选12篇）

矿井水文地质条件 篇1

0概况

赵家寨煤矿位于郑州市南约40千米, 京广铁路线西侧的新郑市西部, 行政隶属新郑市的城关镇、辛店镇和新密市的大隗镇, 年产300万吨的大型现代化矿井;井田范围西起煤层底板-800米等高线, 东到贾梁断层及煤层露头 (一1煤层为区块边界) , 北从大隗断层, 南止欧阳寺断层及区块边界;本区属华北地层区、华北平原地层分区之嵩箕小区, 区内仅西部及其外围的许岗-三岔口一带有二叠系上统平顶山砂岩和三叠系下统金斗山砂岩出露, 绝大部分为新生界地层掩盖, 缺失奥陶系上统、志留系、泥盆系和石炭系下统, 区内地层从老到新依次为寒武系上统、奥陶系中统、石炭系中上统、二叠系及第三、四系。

1 区域构造

1.1 断层

本区主体构造为一两翼地层产状平缓, 倾角3~15°, 轴向NWW~SEE的宽缓背斜构造。井田内共有断层18条, 除温泉、宁沟两条小逆断层外, 其它均为正断层。其中落差大于100米的5条, 落差100~50米的5条, 落差50~30米的7条, 落差小于30米的有1条。大隗断层、贾梁断层、欧阳寺断层构成本区自然边界。断层走向除大隗断层为近东西向外, 其余均为北西~南东向, 并以南升北降正断层为主, 全区构造复杂程度属中等。

1.2 褶曲

本区主要褶曲滹沱背斜。位于307、401、603、验1 (大2-1) 、1253、1120钻孔一线, 背斜轴走向120°, 延展长度约12千米, 西北倾伏端被大隗断层切割, 向东南至14勘探线仰起, 轴面近直立。北翼地层走向145°~160°, 倾向55°~70°, 倾角6°~15°, 南翼地层走向115°~140°, 倾向205°~230°, 倾角3°~12°。背斜轴被徐庄断层 (F11) 切断。该背斜已被8J3、9J1、10、10J2、11J2、12、12J2、13、13-1、13-3、14-2、14-3等12条地震线及多个钻孔严密控制。

2 区域水文地质特征

2.1 含水岩组划分及特征

基岩裂隙含水岩组:包括下元古界 (Pt1) 和上元古界震旦系中统马鞍山组 (Z2m) 各变质岩层。出露于本区西部风后岭背斜和荥巩背斜轴部地区, 平均总厚2487米, 面积约150平方千米。地下水主要以潜水形式埋藏于30~50米深的风化带中, 最深一般不超过100米。含弱裂隙潜水, 泉点流量多在0.34~0.994升/秒之间, 最大可达5.61升/秒。地下水化学类型以HCO3—Ca型为主, 次为HCO3—Ca.Mg型, 矿化0.2~0.3克/升。该组风化层以下岩体为区域隔水边界。

碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组:包括寒武系、奥陶系碳酸盐岩含、隔水层。出露于本区西部山区, 面积约230平方千米, 含岩溶裂隙承压水, 其富水性主要取决于岩溶裂隙发育程度。寒武系含水层主要出露于荥巩背斜南、北两翼和密县盆地, 出露总面积约190平方千米。其水化学类型为HCO3—Ca.Mg, 矿化度0.5克/升。奥陶系中统马家沟组 (O2m) 含水层出露于本区西部, 以密县盆地出露最好, 总面积约40平方千米, 东部平原区埋藏深度一般200~1000米。该层可溶性较强, 岩溶裂隙发育, 地表溶沟溶槽密布, 含水较丰富但不均匀。水化学类型以HCO3—Ca.Mg为主, 矿化度0.246~0.647克/升。

碎屑岩夹碳酸岩盐类岩溶裂隙含水岩组:该组主要是指本溪组、太原组铝土质泥岩、砂泥岩类与石灰岩互层。西部山区有零星小面积露头, 东部平原埋藏深度200~1000米以上。该套灰岩可溶性较强, 相对溶解度大于1, 岩溶裂隙发育。水化学类型以HCO3—Ca型为主, 次为HCO3—Ca.Mg型。该组底部、中部、上部均为砂泥岩隔水层。

碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组:主要指二叠系和三叠系 (P~T) 砂岩、砂泥岩互层, 出露于西部山区及山前岗地。含水层以大占砂岩, 砂锅窑砂岩, 田家沟砂岩, 平顶山砂岩以及金斗山砂岩等层位较稳定, 面积约50平方千米, 总厚大于313.51米。孔隙裂隙较发育, 均不同程度地含孔隙裂隙承压水, 各砂岩之间因存在砂质泥岩和泥岩隔水层而无明显的水力联系。水化学类型以HCO3—Na型为主, 次为HCO3—Ca.Mg型。

松散岩类孔隙含水岩组:系指第三、四层系砂、砾石含水层与粘土、砂质粘土互层。该组分布在山间洼地、山前岗地和东部平原区, 其富水性主要取决于砂及砂砾的厚度及颗粒级配情况。

2.2 岩溶裂隙富水规律

岩溶形态以溶蚀裂隙为主, 溶洞次之, 寒武系白云质灰岩中常发育密集的溶孔;岩溶以埋藏型和覆盖型为主, 裸露型次之, 前者主要分布于区域的中、东部, 后者主要分布于西部山区;不同时代的石灰岩中, 岩溶发育程度随深度增加而减弱。钻孔岩溶裂隙涌和漏水点, 随深度增加而逐渐减少。埋藏型岩溶发育标高, 东部平原区一般在-120.28~-589.31米, 西部山区一般在+261.59~-289.46米;褶曲轴部纵张裂隙发育, 是岩溶发育的良好场所。断裂为地下水运移提供了通道, 使得岩溶在断裂带发育, 岩溶发育深度往往比一般地区较深;碳酸盐岩新、古剥蚀面上岩溶发育。但由于奥陶系上覆铝土质泥岩或粘土充填, 一定程度上降低了其富水性。

2.3 地下水的补给、径流、排泄

大气降水是本区地下水的主要补给来源, 河流、水库等地表水对地下水的补给仅限于局部地段, 且补给量很小, 本次不予考虑。本区地势西高东低, 构造导致区域地下水主要由北西向南东径流, 断裂带多是主要径流带, 由西部补给区到东部赵家寨井田其间水力坡度约3‰左右。由于双洎河切割深度较浅, 第四系含水层暴露面积较小, 排泄流量不大。雨季随着河水水位上涨, 还会出现短时间的回补含水层现象。新密煤田水文地质单元南起风后岭背斜, 北到荥巩背斜, 西部边界距离五指岭自然分水岭约3~10千米, 东部边界为八千背斜轴部。以大隗断层为界, 又将该单元划分为断层以北的荥巩背斜南翼单斜及断裂构造水文地质区和断层以南的密县~新郑褶皱断裂水文地质区。赵家寨井田位于密县~新郑褶皱断裂水文地质区下游的灰徐沟~超化泉域东段, 处在径流排泄区部位, 补给区位于其西部山区。

3 区域含水层、隔水层

3.1 含水层

长山组 (∈3ch) 白云质灰岩岩溶承压水含水层。井田内共13孔揭露该层, 占总孔数7.5%。该含水层大体上沿滹沱背斜轴部地带, 埋藏深度400米左右, 向北东方向逐渐增加到1400米。揭露厚度一般10~30米。

马家沟组 (O2m) 灰岩岩溶裂隙承压水含水层。有82孔揭露 (穿) 该层, 占总孔数47.40%。厚度25.33~79.95米, 平均厚度54.70米。该层上段为厚层状灰岩, 下段泥质成分增高。

太原组下段 (C3t L1-4) 灰岩岩溶裂隙承压水含水层。井田内共有86个钻孔揭露 (穿) 该层, 占总孔数49.71%。该层由1~4层灰岩组成, 间夹薄层泥岩, 砂质泥岩及薄煤, 厚13.86~42.99米, 含水层埋深在贾梁断层以东450~1250m。其中灰岩厚度7.4~34.91米;平均18.79米, L1、L2常合为一层, 二者一般厚10~13米, 该套灰岩厚层呈块状, 隐晶质结构, 含黄铁矿结核与燧石结核。

太原组上段 (C3t L7-8) 灰岩岩溶裂隙承压水含水层。井田内有163孔揭露 (穿) 层, 占总孔数94.2%。该层主要由L7、L8两层厚层状、隐晶结构灰岩组成, 该含水层埋藏深度一般250~850米, 含水层厚度0~18米, 一般厚10米左右, 含黄铁矿结核和燧石结核。

山西组 (P1sh) 二1煤层之上砂岩孔隙裂隙承压水含水层。由大占砂岩和香炭砂岩组成, 该含水层埋深一般250~850米。大占砂岩厚度0.96~31.90米, 平均17.05米;香炭砂岩厚14.23米, 孔隙裂隙一般不发育, 且多被方解石脉充填。

第四系孔隙潜水含水层。中更新统 (Q2) 含水层主要分布在井田西部贾咀、辛店一带, 岩性上部为亚砂土夹亚粘土, 下部亚粘土夹砾石, 底部常见棱角状分选差的碎石层。上更新统 (Q3) 含水层主要分布井田东部双洎河两岸的平原区, 岩性上部以亚砂土为主, 含钙质胶结, 下部为亚粘土夹砾石层, 底部为河床粗砂砾层;全新统 (Q4) 含水层主要分布于双洎河沿岸及新郑市区以东平原区的浅表部, 岩性为粉砂土, 亚砂土, 粉细砂, 夹透镜状粘土层, 双洎河沿岩岸河流一级阶地的底部具河床相砂砾石层。

3.2 隔水层

一1煤层底板铝土质泥岩, 砂泥岩隔水层。位于奥陶系灰岩顶面至一1煤层底面之间, 厚度1.87~33.84米, 该层层位较稳定, 岩性致密, 隔水性良好, 但因该层在局部地段很薄, 如1202, 7012, 1009, 201等钻孔中厚度均不超过5米, 尤其在受断裂错动的情况下, 奥陶系灰岩高压岩溶水将对一1煤层的开采有直接影响。

太原组中段砂泥岩隔水层。该层系指L4灰岩顶面到L7灰岩底面之间的砂质泥岩为主, 夹细粒砂岩、薄煤层和不稳定的L5及L6灰岩, 厚16.83~68.33米, 该层层位较稳定, 隔水性较好, 为C3t L1-4灰岩与C3t L7-8灰岩之间的隔水层, 但在断裂切割处以及背斜轴部张裂带上, 将会形成上、下含水层间的水力联系。

二1煤层底板砂泥岩隔水层。系指L8灰岩顶面到二1煤层底板之间的砂、泥岩段, 据本区揭露该层厚度1.61~43.82米, 平均厚10.96米, 该层有一定的隔水作用。0954、1253等孔附近, 以及508~0752、0951~1051、1253~1351等之间, 隔水层厚度<5米, 以及断裂破碎之处, 将会造成底板突水。

石千峰组上段细粒砂岩、砂质泥岩隔水层。该层在井田西缘有零星出露, 大部分被第三、四系掩盖。全区揭穿该层的仅210孔, 厚度341.98米。岩性为砂质泥岩和细粒砂岩, 孔隙裂隙不发育, 对上覆下伏含水层起隔水作用。

上第三系 (N1l) 砂质粘土及粘土隔水层。由厚度为0~656.85米, 平均厚255.02米砂质粘土和粘土组成。由于厚度大, 层位较稳定, 所以是第四系含水层与下伏基岩含水层之间良好的隔水层。

4 结论

在做好水文地质勘查与监测工作基础上, 实施有效的综合防治水手段, 制定水灾应急预案, 实施有效的矿井水害防治。

加强各采掘工作面物探和钻探工作, 做到“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”。掌握矿井水水质特征, 查清矿井内各含水层和采空区的水质特征及季节性变化规律, 自建井以来共采集水样52个, 通过水质分析, 了解矿井水质特征及分布规律。

建立了水文观测系统, 自2007年以来对煤层底板进行了有效疏放, L7-8灰水位下降了210m、l1-4灰水位下降了152m、O2灰水位下降了142m, 目前L7-8灰对采掘面已无威胁, l1-4灰和、O2灰水位随着降落漏斗的逐渐增大, 水位降深逐渐减小, 尤其是进入2013年后, 9个月时间水位下降了不到4m, 可以判断伴随着降落漏斗增大, 疏补逐渐趋于平衡状态, 只有增大疏水量才能进一步达到疏水降压的效果。

摘要：本文介绍了赵家寨矿井区域构造、水文地质特征、含隔水层等方面情况, 揭示了矿井的充水水源, 阐述了矿井水害综合防治措施。

关键词：水文地质条件,构造,特征,含水层

矿井水文地质条件 篇2

１、矿井水文地质学所指的下三带是指：底板破坏带、原始导升带、完整岩层带。

2、含水层的形成必须同时具备三个方面的条件：岩层具有连通的空隙、隔水地质条件和足够的补给水源。

3、地下水按埋藏条件分类可分为：上层滞水、潜水和承压水。

4、地下水按含水层空隙性质可分为：孔隙水和裂隙水。

５、充满于上、下两稳定隔水层之间的含水层中的重力水，成为承压水。

６、最适宜承压水形成的构造形式有向斜和单斜。

７、矿区水文地质工程地质勘探和环境地质调查评价，应与矿产地质勘探紧密结合，将地质、水文地质、工程地质、环境地质做为一个整体，运用先进和综合手段进行。

８、矿区水文地质工程地质勘查和环境地质调查评价应与矿产地质勘查工作阶段相适应，分为普查、详查和勘探三个阶段。９、就全国实际资料看，底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06Mpa/m，正常块段不大于0.15 Mpa/m.10、矿井水文地质类型划分为简单、中等、复杂、极复杂四个类型。

11、透水性是指岩石允许水头透过的能力。其定量指标为渗透系数。

12、矿井涌水量常用观测方法有：容积法、浮标法、堰测法、流速仪法、水仓水位观测法及水泵有效功率法。

13、矿井充水的水源有四种，即矿体及围岩空隙中的地下水、地表水、老窑积水和大气降水。

14、水文地质学是研究 地下水的科学。

15、水循环是在 太阳辐射和重力作用下，以蒸发、降水和径流等方式周而复始进行的。

16、主要气象要素有气温、气压、湿度、蒸发、降水。

17、地下水是赋存于地面以下岩土空隙中的水。

18、水文循环是指发生于大气水、地表水和地壳岩石空隙中的地下水之间的水循环。

19、相对湿度是指绝对湿度和饱和水汽含量之比。

20、径流是指降落到地表的降水在重力作用下沿地表或地下流动的水流。

21、分水岭是指相邻两个流域之间地形最高点的连线。

22、流量是指单位时间内通过河流某一断面的水量。

23、孔隙度是指松散岩石中，某一体积岩石中孔隙所占的体积。

24、裂隙率是指裂隙体积与包括裂隙在内的岩石体积的比值。

25、饱和度是指实际含水量与饱和含水量之比。

26、给水度是指地下水位下降一个单位深度，从地下水位延伸到地表面的单位水平面积岩石柱体，在重力作用下释出的水的体积。

27、水文地质调查方法包括地面调查、钻探、物探及水文地质试验。

28、水文地质试验包括抽水试验、放水试验及注水试验。

29、矿井水灾害按水源划分类型有：地表水害、松散含水层水害、煤系砂岩水害及灰岩水害。30、矿井水灾害按突水机理划分类型有煤层顶板水害类、煤层底板水害类、老空和老窑水害类及其它水害类。

矿井水文地质特征分析 篇3

关键词：矿井；水文地质；特征

引言

对于水文地质特征的分析我们大体上可以从矿井的含水层组，矿区的地质类型和矿井岩层充水性等方面入手。在贺兰山煤田的众多的煤矿中，石炭井焦煤分公司水文地质特征具有一定代表性，无论是它所处的位置，还是它的服务时间、矿井的深度上，对于研究贺兰山煤田的矿井水文地质特征具有重要的参考价值。但是近年来，矿井的生产中出现了一些问题，对煤矿的安全生产造成了一定的影响。这些问题已经引起了公司的高度重视，今年对石炭井焦煤分公司的水文地质资料进行了重新整理，对水文地质类型进行了重新划分。

一、矿井的水文地质情况

（一）石炭井焦煤分公司矿井的水文地质情况。石炭井焦煤分公司处在我国西北地区，贺兰山腹地，为典型山地类型。地下水位较深，地下水普遍缺乏，这是不可抗因素，西北大部分地区属于半干旱地区，少数地区属于干旱地区，降水量稀少，而年蒸发量1784mm远远大于年降水量200mm。该地区的降水受到空气对流的影响，降雨大都集中在七月份到九月份这3个月之间。浅部地下水大都是靠大气降水补给，没有冰山融水的参与。该地区的地下水补给量受到多种因素的影响，比如降水量，地面渗透强度，还有地区的地表特点，石炭井焦煤公司为典型山地地貌，地表起伏较大，降水入渗系数相对较小；而在石炭井焦煤公司附近的海拔在1100米以下的丘陵和海拔在900米以下的平原地区，受到地形的影响，坡度较小，降水入渗系数相对较大，有较多地下水渗入地下，但大部分雨季降水还是沿沟谷流失，这样就在丘陵低山低洼的地段形成积水。

（二）石炭井焦煤分公司的水文地质特征分析。石炭井焦煤公司水文地质类型此前一直被划分为简单，矿井水源不足，岩层富水性能差，导致该地区的地下水无法保障生产生活需要，矿井的最高点海拔较高，最低点比最高点低500m。为了更好地研究对矿区的含水层岩组做了以下划分。

第一岩组：是孔隙潜水含水层组，该含水层组主要存在于第四系松散堆积层中，在白垩系砾岩地层中少量存在。孔隙潜水含水组的岩性有三部分组成，最主要的就是风成沙，砂砾石含量次之，还有少量的卵砾石。该岩组的地下水主要是孔隙潜水，含水量较小，单位涌水量小，在该岩组中至今还未发现地下水露头。

第二岩组：岩性总体以砂岩为主，中粒岩石最多，粗粒砂岩次之，每个旋回底部常含有煤，在富水性方面比第一岩组相对较高，是主要含水组之一。水位埋深57.54米到58.95米之间，地层累计厚度203.57米到580米之间。该含水层的上部分里面的含水层的富水性和第二岩组沉淀时的孔隙深度之间有着紧密的联系。下端部分的主要是砂岩，该含水层与矿井开采的无直接水力关系。

第三岩组：该岩组层位相对于第一、二岩组较为稳定，含水层由多种级别的砂砾组成，第三岩层的厚度基本上在129米到230米之间，平均厚度在168米左右，该岩组的含水性很弱，基本上可以不予考虑。

第四岩组：该岩组由三角洲体系和浅湖体系组成，三角洲体系主要为前缘相。岩层厚度达104米到174米之间，总体上来说砂岩占大多数。该岩组富水性也不强，因为该组的煤岩含量相对较多，对煤层的进一步发展有消极影响。

第五岩组：该岩组的底部是由河流冲积而成的三角洲平原相组成，向上渐变，逐渐成为了堤泛沉积。该岩组的含水层的含水量相对于第一，二，三，四岩组较小，岩层含水性极弱。

（三）地下水的补给条件来源分析。上面我们已经提到，石炭井焦煤分公司矿井附近的浅层地下水补给主要是靠大气降水，一小部分地表降水沿破碎岩层裂隙，然后入渗到地下，成为地下水。剩下的大部分降水沿着基岩面，排泄到了附近的河流。在低洼的地段，容易形成集水区，该部分地区浅部地下水含水性较强。

基岩层整体位于底部，水的循环性相对较差，勘探地段的水大都是各个含水层渗流补给的。总体上来说，基岩层中含有的地下水影响煤矿的开采，需要在井下引流、排干，这部分地下水受到该矿井周围煤矿井开采的一定影响。

二、矿井充水的探究和分析

（一）受到正在开采的煤矿井的影响。一个是受到焦煤公司南侧另一开采矿井的影响。该矿井主采煤层和石炭井焦煤公司所采煤层一致。共有7个主采煤层。各个煤层的顶部采用的是垮落式样的顶板设计模式。矿井水文地质类型为中等 ，老空积水较多，主要发生在煤层开采过的地方，矿井的涌水量相对较大，最高涌水量达到了每小时250立方米，平均涌水量每小时170立方米。该集水区的积水量和该地区的降水量没有直接关系，地下水大都来自二叠系、石炭系砂岩含水层。

第二个是受到石炭井焦煤公司自身开采的影响。石炭井焦煤公司涌水量最高每小时350立方米，平均涌水量每小时219立方米，主要出水点的最高涌水量在每小时36立方米到每小时56立方米之间，平均涌水量在每小时45立方米左右。面对这么高的涌水量，需要采取相关的措施来改善这一现状，具体操作就是在老空区附近多打一些排水孔，加大老空區积水的排放。

（二）石炭井焦煤分公司的充水影响。第一方面，第四系含水层的主要来源是大气降水，开采煤层的水源大都是二叠系和石炭系砂岩含水层，地下含水组充水性较强，各个含水组在垂直方向上联系不大，这样就导致了矿井涌水量和大气降水量没有直接的联系。在众多的充水水源中，地下含水层组起到了关键的作用，是矿井充水水源的主要组成部分。

一方面：在外界风化作用的影响下，露在地面或者埋藏较浅的基岩裂隙得到了很好地发育，然后历经再次沉积作用，这些缝隙逐渐的被沉积层所覆盖，由于沉积层和缝隙之间接触不完全，角度不搭配，导致了沉积层含水组和风化壳含水组联系密切，整合到了一起，共同存储着一定数量的地下水。然后这部分水经过裂隙汇流到地下，为深层含水组提供水源，影响矿井生产。

另一方面，层状裂隙间的充水多出现在深部含水层，浅部含水层不会存在，岩石在短时间内成型，造成了岩石表面裂隙众多，层状岩石主要存在岩组岩性变化的过程中，提高了岩组的富水性，为地下水的富集和存储做好了准备条件。由于层状裂隙含水层中泥岩和粉砂岩含量较多，这样只要环境适宜就能够转换为很好的存储水的结构。再加上在裂隙发育的过程中，存在不均匀性，导致了各个岩层的透水性不同，这样各个矿井主要煤层的涌水量也就不同，在巷道最初发现的涌水层中，涌水量较大，能在很长一段时间内提供补给，但是时间一长，涌水量减小，甚至是被排干，就不能很好地供给了。

三、结语

经过上面的水文地质的分析和对矿区的水文地质勘探分析，我们依据含煤组岩组的富水性和成分组成将矿区分为了五个含水层组，然后我们又总结出了含水层的补给条件弱，稳定性强的特点，这些结论对公司的安全生产具有积极意义。

参考文献：

[1]李白薇.为矿井安全保驾护航——记中国煤炭科工集团西安研究院矿山水文地质产业[J]. 中国科技奖励. 2011（12）

[2]米万隆，李学军，李娟，路学忠. 宁夏羊场湾煤矿复杂地层大口径电缆孔施工技术[J].探矿工程（岩土钻掘工程）. 2010（04）

[3]严永胜，陈艾，刘小明. 羊场湾煤矿大断面巷道支护参数分析与选择[J]. 西安科技大学学报. 2010（01）

[4]郭天辉.宁夏冯记沟煤矿水文地质特征及矿井水利用分析[J]. 中国煤炭地质. 2009（02）

矿井水文地质条件 篇4

1 矿井水成因及突水方式

1.1 矿井水成因

老空水:水源补给到煤矿采空区内形成老空水, 如果排泄不畅, 就容易形成积水。煤矿被开采后, 地下留下大大小小的采空区, 在灰岩或者泥岩储存的水和地表降水就会进入到采空区内, 形成“老空水”。老空水根据层位关系可分为同层和异层老空水。老空水就是一个地下隐形水库, 一旦误触, 非常容易发生事故, 里面会有大量的水进入矿区, 造成重大的事故。老空水积存时间一般很长, 并且由于长时间静贮, 水量会很大, 水内伴有多种有害气体, 非常危险。当采掘误触到老空水时, 就像水库溃坝一样, 冲垮矿井内的设施, 并且有毒气体会使人窒息。

承压水:两个隔水层之间的含水层中充满的地下水为承压水, 灰岩含水层是煤矿在开采时的承压水。形成承压水的埋藏条件与形成地下水的条件非常相似, 两个隔水层之间夹有含水层, 并且含水层中充满水, 具有一定的压力。煤矿中向斜构造和单斜构造是最适宜于承压水形成的地质构造。一旦误触, 水由于压力作用, 会立马大量涌出, 甚至造成淹没矿井。

1.2 突水方式

老空水突水:老空水的积存时间一般很长, 属于“死水”, 水量的补给能力差, 所以老空水酸度大、水味发涩, 并且含有多种有毒气体。虽然老空水的积存水量不是非常大, 但是较集中, 容易造成不良影响。由于其存在的情况, 在煤矿掘进的过程中, 并没有与老空水直接贯通, 多为掘进期间与老空积水区误触。但所剩煤柱已经达不到要求中的安全煤柱厚度, 掘进工作面发生突水, 突水来得猛, 破坏性强, 冲垮工作面、巷道内的设施, 并产生有毒气体, 使人窒息。

承压水突水:承压水大部分存在于寒武系灰岩溶裂隙中。寒武系灰岩岩溶发育, 富水性强, 补给充沛。如果发生突水, 突水点会有很多, 突水强度也非常大。它们常常被夹在几个可采煤层之间, 与煤层间距很近, 因而在开采下组煤时, 一不小心就会误触, 发生水害事故。

2 矿井的防治水工作

对于矿井防治水工作, 我们要坚持以预防为主, 将防与治相结合的基本方针, 以“预测预报, 有疑必探”为基本的准则, 进行“先探后掘, 先治后采”。在实际操作中, 要根据煤矿矿井的水害程度实施对应措施, 以达到防治结合, 迅速解决矿井危险的目的。其中常见的有“查、堵、截、疏、排、探、防、躲”八项措施。

2.1 遵循“预测预报, 有疑必探, 先探后掘, 先治后采”基本原则

“预测预报”是指对矿井水文条件进行勘察勘测, 根据采集的数据, 对矿井的水文地质类型进行分析研究, 评估水害可能造成的区域, 估计可能造成的损失。将制定的危险区、临街危险区和安全区在图纸上进行明确标注, 在施工时要进行监督指导, 以避免因开采过程盲目而造成不必要的矿井事故。

“有疑必探”是指在预测预报工作的基础上, 对于没有把握的水害疑点或可疑作业区域采用物探、化探、钻探等方法和手段进行探明, 不能抱有侥幸心理。

“先探后掘”是指在勘探的基础上, 确保开采的道路上没有水患威胁时, 实施掘进工作。

“先治后采”是指在勘探的基础上对于有水害隐患的区域, 采取相应的措施, 直到完全消除水害威胁后才能组织正常作业。

2.2 严格执行“查、堵、截、疏、排、探、防、躲”八项措施

“查”就是采用科学可靠的技术手段对矿井的内在充水条件进行监测和查明, 以便于防治水工作的过程中有科学的实际依据。查清矿井水的成因及来源, 并分析各种水之间的关系和关联程度。综合物理探测技术, 采用直流电法和瞬变电磁技术等手段, 确定地表水对矿井水的补给通道及赋存情况。

“堵”即建立并完善堵水技术体系。根据查找到的富水区和导水通道的位置, 预测有突水危险的地段, 确定堵水段。计算出地下水静态储量, 水层压力。采用注浆加固、分层注浆等技术手段, 在水灾来临之前对堵水段实施堵水技术, 确保水压降至安全范围内。

“截”即在开采的浅部地区开掘截水巷, 配套铺设排水设施, 截断上部水向下部的渗流补给。以减少矿井涌水量, 降低采区承压力, 实现节约排水费用, 使矿井中央泵房排水压力减轻。如果地面导水通道封堵之后, 部分水下渗到井田深部时, 并不会对矿井安全构成威胁。

“疏”技术主要包括两方面的工作。一是疏排地表积水区的水时, 地表积水区水量也会相应地减少, 使矿井内下渗的水量得到有效减少和控制。二是在井下开采区设置疏水钻孔或泻水巷道来疏导高压的富水区的水, 以降低水压, 达到安全压力范围之内。并且这样的效果具有稳定性和持久性, 即使误触, 也不会造成重大的损失。

“排”指矿井必须按照正规的煤矿安全生产的相关要求, 采取有效的排水设备和技术, 科学准确地对可采区和矿井的正常涌水量和最大涌水量进行监测。同时必须做到矿井正常用水量、最大用水量与矿井的正常排水能力相匹配。

“探”指对老空区, 如果不清楚积水情况时, 应采取探放水措施, 确保安全。应先收集有关矿区的各种地质资料, 分析老空区水量和影响范围, 估计可能产生的危害及危害程度, 查清水量、水压、积水范围等, 进而施工放水孔, 进行放水, 使水压达到安全范围, 以实现安全开采。

“防”即防治水。在防治水的工作当中必须坚持"以防为主, 防治结合"的方针。使用现代化科学技术手段, 准确地预测水患威胁区、承压水区、老空积水区。根据预测的结果, 制定相关的采煤路线以确保安全生产。在确定安全路线的条件下, 提出多种备选防治水方案, 并在具体情况下对所有方案进行对比、研究, 选择最安全合理的防治水方案。在实施选定的最优防治水方案过程中, 严格进行监控、反馈, 一旦发现问题, 及时进行调整、修改方案, 确保工作顺利安全进行, 防止水灾事故发生。

“躲”对于一些水文地质条件特别复杂的, 暂时不能清楚认识当前水文地质条件的区域, 如果当前的技术条件不能确保施工采煤的安全, 那就暂时避开此区域, 不能抱有侥幸心理盲目地进行开采。避开只是暂时的, 并不是将这片区域放弃。随着这段区域附近的区域被开采, 就会积累大量技术资料, 对这片避开区域的认识会得到深化, 由已知去推测未知地区的水文地质条件, 制定合理有效的开采方法方式, 采取科学可靠的防治水措施进行稳妥的开采工作, 确保安全性, 从而努力达到生产安全、资源可循环利用、经济效益好的良性发展循环。

3 小结

在水文地质条件复杂矿井的相关工作中, 防治水的对策不能简单, 应采取科学的技术手段, 加上科学的开采防治措施, 加强基础水文地质工作, 具体问题具体分析, 确保安全施工。另外矿井必须设有专门的防治水队伍负责矿井的防治水工作, 并进一步加强地测管理人员监督和指导采煤的安全进行, 减少事故的发生。

摘要：中国大部分煤矿矿井水文地质条件复杂, 老空水和灰岩水威胁着煤矿的安全。因此应加强水文地质条件的研究, 特别是复杂矿井防治水技术的研究, 采取具体的防治策略, 减少事故的发生, 增加矿井的经济效益。

关键词：矿井,复杂水文地质条件,技术研究,防治水

参考文献

[1]武强, 董书宁, 张志龙.矿井水害防治[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2007.

[2]陈兆炎, 苏文智, 郑世书.煤田水文地质学[M].北京:煤炭工业出版社, 1992.

矿井水文地质信息管理研究论文 篇5

矿井水文地质信息系统主要是对收集的水文地质信息进行分门别类，以便在日常工作中便于检所查询以及编辑修改等。根据系统设计所需遵循的原则来定，系统结构分为五部分并采用关系型数据模型[1]。这五部分分别为：数据输入和编辑、数据检索和查询、数据分析和动态曲线绘制、数据输出以及数据维护这五大模块。

1.2矿井水文地质信息管理系统的功能

1.2.1数据输入和编辑功能

矿井水文地质信息管理系统主要是建立一个数据库，对于信息的采集和录入则需要数据输入和编辑模块的存在，其主要功能就是将采集的`地质信息数据输入到系统数据库内并进行一定的编辑。

1.2.2数据检索和查询功能

该功能对应系统中数据检索查询模块，数据的检索和查询功能最大限度的方便了工作中所需资料的实时补充。由于系统采用了关系型数据模型，在检索查询模块运用关系查询算法能快速准确的得到用户所要查询的内容。并且，对于查询的结果可在线浏览，也可输出打印浏览。

1.2.3数据分析和动态曲线绘制功能

对于水文地质的信息，除了要有相应的文字描述外，还应有更加直观的动态曲线图和直方图等。这样文字与图像相结合才能使水文地质信息描述的更加直观。数据分析和动态曲线绘制模块的设计，能够根据数据库中数据的变化自动的生成图形，并且随着数据的变化图形也能够实时的变化，工作人员在查看到图形发生变化后可及时的对当时的地质变化做出准确的分析，避免出现水文地质灾害[2]。

1.2.4数据输出功能

数据输出功能的存在能够使用户更方便的查阅所需要的数据信息，能够更好的满足用户对于生产管理标准化的需求。数据输出模块具备报表输出的功能，而且是一个动态的报表输出，即随着数据库中数据的增减，报表也会做出相应的改变。

1.2.5数据维护功能

数据的维护其最主要的作用是对数据库的水文地质信息进行备份，系统的设计都会有不可避免的漏洞，对数据库进行备份，是一项以防万一的工作，也是必不可少的一项。

2矿井水害预测系统

2.1矿井水害预测系统的结构

矿井水害预测系统根据其功能所需，主要由四部分组成，即：数据采集、数据处理、系统管理以及预警功能。在众多功能中，重中之重的要数数据采集模块。作为整个系统的基础，数据采集需要收集的水文监测数据包括地上和地下的信息，主站和子站的信息。矿井水害预测系统的设计，其目的主要是为了通过水文监测对水害有一定的预防，对水害的防治能有一定的贡献，并以此来提高水文地质工作的技术水平，在生产中切实做到可靠性和安全性并行。

2.2水害预测系统的设计原则

2.2.1完整性

系统的开发设计要统观全局，遵循总体规划。系统的设计要具有完整性，不能是单一的点或面，而是在整体布局规划的指导下一步一步的开发。

2.2.2实用性

水害预测系统的开发与设计是为切实的解决矿井水文监测问题而进行的，因此，系统需要有一定的实用性。而且，检验一个系统设计成功与否的指标之一即为该系统是否具有实用性。在考虑实用性的同时也要对用户的需求进行综合的分析，将用户需求合理的融入系统开发当中，使得系统能够符合用户的使用要求。

2.2.3界面设计人性化

一款好的软件系统是要能够操作简单便捷，用户界面要友好、要人性化，使得不同层次的用户都能很快对系统上手使用而无需进行繁琐的培训。另外，除了界面的人性化设计外，整个系统应用还应舒适、快速而准确。

2.2.4设计模块化

对系统进行模块化设计，使得用户的使用体验更加完善。系统的功能结构在模块化模式下能够满足不同的业务需求，用户在使用过程中可以根据实际情况来对系统做出调整。

2.3矿井水文监测系统的实现

矿井水文监测系统的实现需要有一定的理论基础作为铺垫，该理论基础即为矿井水害预警方法。同时还需要有成熟的技术方法，运用计算机的可视化对水文地质进行实时监测，并将监测得到的数据作为研究对象，进行相关性分析，然后做出相应的判断并做出图像，将监测的数据进行可视化显示，最终实现水文的监测以及水害的防治。

3结论

矿井安全与地质环境 篇6

一、矿井安全与地质构造：

(一)地质构造：地质构造常出现岩层滑移，围岩破碎等特征，因而地质构造带往往是发生顶板、透水、瓦斯事故的地段。

1、褶曲构造：由于岩层受到构造应力的作用，地壳的水平运动是造成构造的地质条件。单一岩层受构造应力的作用，不同部位会产生一系列的裂隙、小断层、节理等内部小构造。特别是在褶曲轴部往往烈隙、节理发育，煤层暴露后吸水脱落，同时其轴部产状变化急剧，回采中不易支护，易发生片帮及冒顶事故。其次褶曲轴部煤厚度易突变(变厚或变薄)，小眼掘进时易发生煤层跨落堵人事故。

2、断层：断层广泛发育于不同构造环境中类型很多，断层活动总会在产出地段的有关地层、构造、煤层反应出来。在矿井生产过程中，常遇到许多不同性质的断层，其破碎带大小不一，对围岩破坏程度也不同；同时常在断层两旁产生牵引、揉皱、挤压等现象，导致煤层突增或压薄，煤层突增处易产生煤层偏冒、跨落堵人事故。还有一些顶断底不断及底断顶不断的小断层及小断层及小断层间滑动构造部位，由于受到构造应力的作用，围岩易脱落，且脱落面积较大，没有预兆，采空后顶板来压较快，是产生顶板事故的地段。

工作面断层过压时，正确推断断层的性质、断距，及时留设断层煤柱，是防止透水及瓦斯事故的关键。

3、从瓦斯赋存与构造关系规律看，褶曲轴部往往是瓦斯富集带，为此正确预测褶曲轴部位置对防止瓦斯突出而引起的事故也是至关重要的。

(二)煤岩组合：即煤层煤顶板厚度、岩性、结构等，它们是引发顶板事故的重要地质因素。由于煤系地层受到地质应力及后期改造影响，煤岩层均已产生形变，导致围岩破碎，顶板多变不平整，煤层形态多变，增加采面顶板管理的难度，通常易引发事故隐患因素有：

1、围岩节理和劈理发育地段，易产生煤岩层脱落伤人，尤其是雨季期间，水沿裂隙侵入，造成煤岩层冒顶及跨帮事故。如：2000年569水平刷新车场时，由于围岩节理和劈理发育，两节理面斜交，由于敲帮问顶不及时，工人在出碴时，顶突然冒落，造成岩层冒顶事故。

2、如煤层伪顶完整性差，强度低，则采面推进时，由于敲击或放炮震动后，如果支护没有及时跟上，或支护手段、方式没有适应煤层顶板变化，也极易产生顶板事故。

3、回采过程中，随采空面积的扩大，又未能及时回柱放顶，引起一些部位应力集中，从而导致较脆弱部位顶板跨落，或者激发煤层瓦斯的异常涌出，从而波及工作面的安全。

4、复杂的煤岩结构煤层中往往含有夹矸层，开采中易发生夹矸至上分层脱落伤人事故。

5、煤层厚度变化：本区煤层厚度变化主要属后生变化，加上褶曲、断层发育，造成煤层形态多变，常出现藕节状、鸡窝状、阶梯状等不规则形态出现，特别在构造挤压带附近易形成煤包及厚薄相间带等等。由于煤厚的变化造成顶板稳定性差，伪顶发育，而造成采面顶板管理难度较大，这些都是容易产生顶板及跨煤事故的地点。倾角大的煤层一旦发生局部冒顶时，由于顶板向下滑移，可能扩大成为大面积的冒顶。如小井掘进突遇大煤包，由于支护不善而导致跨煤堵人伤亡事故。

二、矿井安全与瓦斯地质：

本区矿井虽属于低瓦斯矿井，但历年来也曾发生过在废巷、采空区、采区独头巷道、采面顺槽及沿煤上山等地段的CO2窒息及CO中毒等气体事故(特别是小煤窑，由于通风管理不善，这类事故更是频繁)。通过分析，本人认为瓦斯对矿井安全危害主要有以下几个特点：

1、瓦斯的含量随着煤层变质程度增加也随着增加。开采深度的加深，地应力和岩体本身的自重力相应增大，瓦斯含量和瓦斯压力也随着增大。从而增加通风管理难度，导致气体事故的发生。

2、岩浆热液变质作用、岩浆侵入作用、岩浆软化煤层围岩作用直接影响着瓦斯赋存。不同构造部位，瓦斯含量不一。岩浆侵入带附近，压性断层、复式向、背斜轴部转折端，瓦斯易于聚集，这些部位往往是瓦斯事故常发生地带，而张性断层、褶曲两翼，则瓦斯不易于积聚。

3、“煤包”易造成瓦斯突出事故。煤厚的变化，是由于地应力集中的显观，是后期改造形成的。由于后期改造中可引起明显的煤层结构破坏，瓦斯突出前的煤变松、层理紊乱，以软分层易于突出，并不是所有的“煤包”都会发生瓦斯突出。瓦斯含量与煤包围岩组合特征、与地表距离、煤变质程度、煤体结构、煤岩类型、煤组分、附近岩浆活动、采掘应力等因素成正比。

4、水小瓦斯含量高，水大瓦斯含量低。岩层产状平缓，裂隙发育，围岩透气、透水性差的封闭地段，瓦斯易于积聚，相反裂隙发育，围岩及煤层透气、透水性好的地段，则瓦斯不易于积聚，前者往往是瓦斯气体事故常发生地带。

5、瓦斯是流动的有害气体，随着气压变化而变化，不断地流动，改变聚集地点，常多聚集在老空区和通风不良的废巷、独头巷道和小煤，因而这些地点是最易发生瓦斯气体事故的地方。这方面的事故小煤窑由于通风管理不良最易出现该类事故。

6、采面管理不善，开采顺序不合理，采面无及时回柱，控顶距离过大，以及采空区遗煤太多，均能引起瓦斯异常涌出而引发瓦斯气体事故。

三、矿井安全与水文地质：

由于矿井在开拓、掘进、回采过程中，不断改变原始水文地质条件，从而导致水害发生，危及矿井安全的水害有：

1、老窑、老硐水：

小煤窑非法开采之风愈演愈烈，矿井周围小煤窑星罗棋布，这些小煤窑有的开采历史较长，主要分布于可采煤层浅部，并均有不同程度的积水，随着小煤窑的不断延伸和超层越界开采，导致很多小煤窑与矿井相通，把老窑水往矿井内排放，而大部分小煤窑由于其开采的具体位置、范围以及老塘积水量难以测定，故在采矿过程中很容易发生透水事故，有的甚至还引起淹井，给矿井安全生产造成极大的潜在威胁。如2000年6月19日，我矿由于小煤窑逐步侵入和越界开采，矿井与周围小煤窑多处相通，洪水从四通八达的小煤井向我矿倾注而入，导致+370水平、+395水平受淹，造成停产十多天，损失200多万元的特大淹井事故。可见老窑及其老硐水对矿井安全的威胁是多么巨大。

2、断层水、地下水：

我矿的地下水补给主要来源是地表水，贯穿井田上部有一条小溪，开采时要留设足够的保安煤柱。在矿井地层中都普遍存在多少、大小不等的断层，而这些断层相当部分是导水断，若不采取过断层措施，也容易发生断层透水事故，有的断层直接沟通地表水体，对开采其影响范围内的煤层也是一个极大的隐患。此外，井田内一些早期施工的钻孔，由于封孔质量不好，有个别钻孔出现漏水及导水现象，对矿井来说也是一个安全隐患，须加以防范。

四、结论及防范措施：

多年来，人们在调查、分析和处理事故过程中常常侧重于主观因素，从主观方面入手，重视追究事故责任者的责任，而往往淡漠了事故产生的客观地质环境因素，没有很好地总结每起事故发生与其地质条件的内在必然联系的规律，并从中吸取经验教训，因而现实中我们常常发现同样性质的事故屡防屡犯，防而不止，杜而不绝的被动局面。

综上所述，作者就地质环境因素与矿井安全存在的矛盾，浅谈一下自己的见解，提出如下解决办法和防范措施：

1、加强顶板管理：

(1)采掘工作面在开工之前，要以新《煤矿安全规程》为指导思想，制定严格、详细的作业规程，规程中要针对工作面的具体的地质条件，制定详细的采面地质说明书与完善的顶板管理措施，特别是对工作面支护质量、规格要作严格细致的规定，并且要随着工作面的不断推进和地质条件的不断变化而作出相应的补充和完善，并做到培训到位，贯彻到个人。作业规程须经有关领导审批并在有关人员(包括安监员、技术员)中进行全面贯彻之后方可开工，无作业规程或不完善以及没有全面贯彻坚决不许开工。

(2)采掘工作面首先要严格按照新《煤矿安全规程》规定施工作业，严禁违章作业，坚持“三不生产原则”强化现场管理。其次，工作面的支护质量规格和方式要严格按照规程要求进行，不合格的坚决令其停产整改，遇到地质条件特殊地段如断层、褶曲、挤压带和顶板特别破碎地点要采取特殊和稳妥的支护方式。其三，采面要坚持按规程要求及时回柱放顶，无及时回柱放顶的不准作业。其四，小眼开口时：开口前应先检查开口处前后5.0米内运巷棚架的完好情况以及顶板与开口邦的情况，凡有支架腐朽或折断应先修复加固，开口处必须再架设抬棚支控，开口后应及时锁口支护；刚开口应采取少装药、放小炮的措施，以避免造成对开口处围岩的震动破坏；对围岩比较完整、煤层厚度小于1.2米、不需要架棚支护的小井，开口3.0米内宽度可以达到2.0米，以便于行人，小井口应设置扶梯。

(3)根据煤岩性特征，合理布置炮眼，控制装药量，避免由于放炮引起冒顶事故。

(4)切实落实采掘工作面的敲帮问顶工作，架棚巷道坚持使用超前支护，严禁空顶作业，消除顶板事故。

2、加强瓦斯管理，深入开展瓦斯地质的预测预报工作。

(1)地质人员要及时准确做好断层、褶曲等瓦斯富集地段的地质构造具体情况的预测预报工作，以便为开采过程及时留设断层煤柱或及时做好瓦斯管理工作提供可靠依据。

(2)加强采掘工作面的瓦斯管理，切实落实瓦斯检测制度，在过断层、褶曲等瓦斯富集地段，应适当增加瓦斯检测次数或加大供风量冲淡瓦斯。

(3)做好局部通风工作，保证工作面有足够的风量冲淡瓦斯浓度。采掘作业点要坚持“一炮三检”制度。对临时停工停风地点，没有避风的独头巷道、小眼、采空区应及时设置栅栏，并挂上警标，以防气体事故。

(4)采取合理的开采顺序，加强采面管理，防止因采面管理不善而导致瓦斯异常涌出。

3、加强水害的治理工作：

(1)加强对周边小煤窑的整治，对非法超层越界开采而危及矿井安全生产的小煤窑，坚决给予封闭，并追究法律责任。

(2)加强小煤窑的调查力度，经常组织地质、生产、安监等部门有关人员深入周边小煤窑对小煤窑开采现状、老窑及老空区进行全面彻底调查，并密切注意周边小煤窑生产动态，超前做好井下透水隐患的预测预报工作，及时治理塌陷区和护巷煤柱被破地段。

浅谈张庄矿矿井地质条件分类 篇7

关键词：地质条件分类,煤层稳定性,构造复杂程度

0前言

矿井地质条件分类采用煤炭系统矿井地质条件分类的方法和《矿井地质规程》的分类标准, 选用了煤层稳定性、构造地质条件两大因素作为分类的主要指标。其中地质构造条件又分为断层、褶曲、火成岩。

1 煤层稳定性的评定

张庄矿对矿井所有可采煤层逐一进行了评定, 按照资源储量计算标准确定煤厚, 在可采范围内均匀选点, 已采区的煤层点是以巷道揭露实测煤层厚度为准, 没有井巷工程揭露的区块的煤层点采用钻孔煤厚参加评定;所选钻孔成果必须是甲、乙级层点数据。井田范围内按一定网密度选点, 对于钻孔密度较大区域选择有代表性的钻孔, 对于煤层厚度变化有规律的局部可采煤层, 在可采范围以外的第一个不可采煤厚点, 按相同网密度选择的不可采煤厚点均参与评定。可采范围内按相同网密度选择的不可采煤厚点均参与评定, 对于煤层厚度变化无规律的局部可采煤层, 区内所有见煤钻孔均参与评定。

张庄矿井井田内可采煤层为10个层, 分别是8、7、6D上、6D下、6C、6B、6A、3、2、1号煤层, 发育稳定煤层为3号层, 发育较稳定煤层为8、6D上、2、其余7、6D下、6C、6B、6A, 1局部可采, 发育不稳定。煤层结构简单, 煤层厚度变化有规律, 均为薄煤层。截止2010末, 矿井累计探明储量10332.5万吨, 稳定和较稳定煤层累计探明储量为7223.3万吨, 占矿井累计探明储量的69.91%;不稳定和极不稳定煤层储量的30.1%。按《矿井地质规程》的有关标准确定该矿井煤层稳定程度为较稳定煤层 (即Ⅱ类) 。

2 构造复杂程度的评定

断层复杂程度的评定依据《矿井地质规程》和《矿井地质规程的编写说明》中各种地质因素复杂程度的标准和有关规定, 主要构造因素是断层、褶皱、岩浆岩侵入对煤层的影响, 其次是煤层开采条件:煤层倾角、煤层顶底岩性及裂隙发育情况、矿压、地温、瓦斯等。

(1) 断层复杂程度是以断层密度和断层展布长度2个指标评定, 断层密度是以每km2落差大于3m断层的条数, 断层展布长度是每km2落差大于3m断层的米数。断层的复杂程度标准:

第1类:大中型断层很少, 断层落差大于等于3m, 每km2≤1条, 长度﹤800m。

第2类:大中型断层不多, 在1-2.5条/km2, 长度﹤2000m/km2。

第3类:大中型断层很多, 在2.5-5条/km2, 长度﹤2000-4000m/km2, 对采区的划分和正常布置有较大影响。

第4类:大中型断层多, ﹥5条/km2, 长度﹥4000m/km2, 断层切割交叉, 对采区划分和布置有严重影响。

在确定断层类别时, 每km2断层的条数和长度两个指标往往不同时在一个类别之中, 断层密度指标主要看其对采区合理划分的影响, 对煤层开采的影响, 断层是否均匀分布及其伴生、次生小断层的发育情况和断层互相切割、交叉的程度;断层层布长度指标主要看其组合分布形式是否影响煤层正常、合理开采, 能否构成正常的回采工作面。这样, 当这二个指标在类别划分不一致时, 就可以对这二个指标有选择的利用, 划分主次, 且可得到正确的结果。

(2) 褶曲的复杂程度:依据其形状、幅度、密切程度划分。考虑了褶皱产状、走向变化, 褶曲两翼产状、幅度、宽度, 岩层破碎宽度。

第1类:地层产状单一, 很少有波状起伏, 对采区的划分无影响。

第2尖:地层产状变化不大, 有少量的宽缓褶曲存在, 对采区的正常划分影响不大。

(3) 关于岩浆岩侵入对煤层影响的评定。以主采煤层遭受岩浆破坏的程度来评定。评定内容主要限定在岩浆仅侵入煤层的层数多少、侵入范围的大小、对煤层的破坏轻重程度、侵入产状、形状规则程度、侵入体的数量。对采区、煤层开采的影响大小。井田范围内仅有岩墙、岩脉侵入, 而无岩盘、岩床等不规则侵入体存在, 评为一类。

岩浆岩侵入对煤层的影响:主要根据侵入体的形状是否规则、侵入范围大小、对煤层的破坏划分。没有或很少受岩浆岩侵入的影响, 评为一类。

矿井构造复杂程度的综合评定, 以断层、火成岩、褶曲三类构造因素最复杂一项为准。

张庄矿区断层复杂程度统计采用矿井范围内的主采煤层3号层, 根据钻孔和巷道揭露、控制的断层, 在储量计算图上对落差3m以上的断层进行统计、计算, 矿井断层数为97条, 平均断层密度4.04条/km2, 平均断层展布长度3605条/km2。断层构造复杂程度拟定为Ⅲa类, 断层构造复杂程度应属Ⅲa类偏复杂。地层产状变化不大, 有少量宽缓褶皱, 对煤层开采有一定影响, 褶皱复杂程度拟定Ⅱb类。在井田范围内, 次辉长玢岩呈床顺层侵入到8号层上部, 岩体与地层的关系在倾斜方向上角度一致, 在走向上约1°.在平面上呈椭圆铁饼状, 长9.5km, 宽4.5km, 面积32 km2, 岩体百厚度80-230m, 最厚点在井田中部。侵入体对煤层的影响拟定为Ⅲc类, 矿井水文地质条件简单, 矿井平均涌水量, 在350-450m3/h, 为高沼气矿井, 煤层顶板较平整, 顶板裂隙较发育, 易冒落。煤层倾角13°-25°.按《矿井地质规程》的有关标准确定该矿井地质构造复杂, 拟定为中等。综上确定该矿井的构造、煤层类型为Ⅲ类Ⅱ类。

3 结束语

矿井水文地质条件 篇8

近年来我国多次发生煤矿突水灾害, 造成重大人员伤亡和财产损失, 给矿工生命安全带来隐患。究其原因就是, 水文地质工作薄弱, 没有落实由专业探放水人员使用专用钻机探放水的防治水规定, 出现透水征兆后没有采取撤人措施。因此正确认识矿井的水文地质条件和主要水害, 并制定切实可行的防治水措施, 对煤矿安全生产非常重要[1]。

1 矿井水文地质条件

1.1 主要含水层

该井田内的含水层主要有奥陶系中统石灰岩含水层组、石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层组、二叠系下统山西组含水层组、二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层、第四系孔隙含水层。现将各含水层情况分述如下: (1) 奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组。该含水层在井田内没有出露, 主要为中奥陶统峰峰组、上马家沟组, 地层厚200 m以上。上部峰峰组岩溶不发育, 裂隙均为方解石及石膏充填, 富水性差;上马家沟组中、上部岩溶发育, 岩溶溶洞不仅分布广泛, 且连通性好, 为本区的主要含水层位。水文孔显示井田内水位标高545.00~547.50 m, 为强含水层。水质类型为:HCO3-·SO42--Ca2+·Mg2+和SO42-·HCO3--Ca2+·Mg2+型水。 (2) 石炭系上统太原组薄层石灰岩岩溶裂隙含水层组。本组出露于井田东南角, 为岩溶裂隙含水层, 该组在井田内平均厚度约96.96 m。除砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层外, 有三层发育良好且易被水溶解的海相石灰岩 (K2、K3、K4) , 总厚约14.4 m, 为本组主要含水层。 (3) 二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层。含水层为中、粗粒砂岩, 在井田内山西组砂岩含水层多以中、细砂岩为主, 是2、4号煤的充水来源。该含水层单位涌水量0.002 3 L/s·m, 渗透系数0.016 1 m/d, 富水性弱。 (4) 二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层。该组在井田内有大面积出露, 由于埋藏浅, 风化裂隙较为发育, 易于接受大气降水, 补径排条件较好, 含水层涌水量较小, 富水性弱。 (5) 第四系孔隙含水层。全新统主要分布于井田沟谷中, 补给条件好, 富水性较强, 据区域资料, 单位涌水量为0.17 L/s·m。

1.2 主要隔水层

井田主要隔水层有三层, 其特征分别如下: (1) 井田内中上更新统隔水层。岩性主要为黄色亚粘土, 含大量钙质结核, 覆盖于各含水层上, 使大气降水不能直接入渗补给地下水。 (2) 井田内各含水层间隔水层。以泥岩、砂质泥岩、粘土岩等为主, 是各含水层之间的主要隔水层, 但由于采空塌陷的影响而产生垂直裂隙, 成为各含水层间直接的水力联系通道。 (3) 本溪组隔水层。为一套泥岩、粘土岩为主夹砂岩、灰岩和铁铝岩地层, 厚7.56~15.62 m, 平均厚12.2 m。隔水性能好, 是太原组和奥陶系含水层间水力联系的天然屏障。

1.3 地下水补给、径流、排泄条件

井田位于郭庄泉域北中部, 属区域岩溶水补给径流区, 地下水总体流向为由北向南。石炭系上统太原组岩溶裂隙含水层组井田内有出露, 接受大气降水补给后, 顺岩层倾向径流, 与井田中部的交口河发生水力联系, 部分则由矿坑水排泄。二叠系砂岩裂隙水在裸露地区接受大气降水补给后, 一部分沿层面裂隙顺层径流, 向南排出区外, 加入区域裂隙水循环。一部分在基岩出露区以下降泉形成排泄沟谷中, 如图1所示。

该井田内地表水不发育, 大气降水是井田主要补给水源, 井田内松散层孔隙水、碎屑岩裂隙水、碎屑岩夹石灰岩岩溶裂隙水含水层富水性弱, 奥陶系石灰岩岩溶裂隙水含水层富水性强, 水量丰富, 由北向南径流, 于郭庄泉出露排泄, 目前人工开采是主要排泄区。

2 矿井水害分析

2.1 充水水源分析

保利金庄矿的充水水源有大气降水、地表水、采空区 (包括老窑) 积水、地下水等。根据保利金庄矿矿井充水情况分析, 采空区 (包括老窑) 积水是矿井充水的主要来源, 其次是地下水和大气降水, 地表水对矿井充水意义不大。保利金庄煤矿根据电法圈定的采空区和积水区情况如表1所示。结合该煤矿提供的采掘现状, 估算的采空区积水量, 它将随着采掘的进行而增加。

2.2 充水通道分析

据矿区水文地质条件分析, 煤层开采矿坑充水通道主要有顶板之上的岩石裂隙带、冒落导水裂隙带、井筒、断层破碎带、陷落柱及封闭不良钻孔。这些充水通道均可使煤层上下各含水层之间发生水力联系, 造成矿井充水, 严重会导致矿井突水、甚至淹井[2]。

2.2.1 导水裂缝带对煤层开采的影响

矿井的主要充水水源为大气降水、地表水、采空区 (包括老窑) 积水、地下水等。主要充水途径为采动时形成的导水裂缝带高度。9、10上、10下和11号煤层综合开采产生的导水裂隙带高度为37.50~78.06 m, 考虑到4号煤层开采后对底板的破坏 (取经验值16 m) , 二者相加最大高度达63.50~94.06 m, 大于4号煤层和9号煤层之间距离55.63~68.30 m。因此, 9、10号煤层联合开采产生的导水裂隙带高度能够导通4号煤层采空区积水, 且在井田东部大于9号煤层埋深, 因此, 6号煤层采空区积水和井田东部地表水对9、10上、10下和11号煤层综合开采造成一定的威胁。

2.2.2 断层构造充水通道

一切大小断层都可能成为充水水源进入矿井的通道, 各含水层中的地下水往往通过断层带突入矿井, 断层能否成为充水通道, 关键在于其透水性。从力学性质山看, 张性断层和张扭性断层可能是导水断层, 而压性及压扭性断层可能是阻水断层。导水断层主要是通过沟通所切穿的各含水层之间的水力联系, 破坏煤层顶底板隔水层的连续性, 沟通其上下充水岩层, 使之与矿坑发生水力联系, 成为地下水或地表水的充水途径。

2.2.3 岩溶陷落柱

岩溶陷落柱在我国华北地区的石炭-二叠组煤系地层中广泛分布, 当陷落柱发育于岩溶水强径流带和集中排泄带并隐藏在地下水头面以下时, 才能构成突水的潜在威胁。虽然绝大部分陷落柱不导水, 但陷落柱一旦导水, 往往是灾害性的。此外陷落柱也可以形成顶板水通道, 使顶板水进入工作面, 给采掘工作带来困难。金庄煤矿发育大量陷落柱, 虽然目前揭露的陷落柱均不导水, 但在今后的工作中一定要重视陷落柱的探查工作, 特别是隐伏在煤层底板下的陷落柱, 避免滞后突水, 给矿井安全带来影响。

2.2.4 封闭不良钻孔导水通道

封闭不良的废弃钻孔往往成为含水层的导水通道。霍州矿区早期施工的勘探孔, 由于历史原因、技术原因等造成钻孔质量不高。这些钻孔今后都可能会成为各个含水层的水力联系通道, 采掘过程中一旦被揭露, 将会造成突水事故。因而在今后的开采过程中要引起高度重视, 避免封闭不良钻孔引发突水事故。

3 结论

该矿井主要含水层有奥陶系中统石灰岩含水层组、石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙含水层组、二叠系下统山西组含水层组、二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层和第四系孔隙含水层, 其中奥陶系中统石灰岩含水层及太原组灰岩含水层为金庄矿的强含水层;该矿井的主要水害威胁为老空积水, 且井田内有大面积的采空区及老空积水;该矿井矿岩溶陷落柱发育, 主要充水通道中要特别注意岩溶陷落柱导水。

金庄煤矿煤系地层及下覆含水地层富水性强, 且井田陷落柱发育, 在做好常规矿井水防治工作的基础上要特别注意陷落柱的防治与探查, 防止陷落柱导水而发生大的安全事故。

摘要：研究了保利金庄矿水文地质条件, 对矿井主要含水层及隔水层进行了分析, 对地下水的补给、径流、排泄关系进行了分析。在此基础上对矿井主要水害的可能来源及其连通问题进行了研究论证, 并根据矿井生产实际及水文地质条件对矿井水害的预防与治理提出了建议。

关键词：水文地质条件,矿井水害,防治,建议

参考文献

[1]刘娟.朝川矿水文地质特征分析及水害防治措施[J].中州煤炭, 2011 (10) :54-55

矿井水文地质条件 篇9

纸房一号矿井地处新疆巴里坤哈萨克自治县城北西方向约170 km, 区域构造位于纸房凹陷的纸房背斜构造单元内, 矿井主体构造位于纸房背斜的北翼, 为一单斜构造, 地层倾角5°~20°。总体地势为东南高、西北低, 区内大部分是由冲、洪积物形成的向西北倾斜的斜坡地形, 海拔902~1 221 m, 地势平坦, 地形相对高差不大。矿井面积约81.67 km2, 中生界侏罗系中统西山窑组为本区的主要含煤地层, 含可采、局部可采煤层4层, B4、B3煤层为本区主采煤层, 如图1所示[1]。

2 井田水文地质特征

2.1 地表水特征

纸房一号矿井内无常年流动的地表水流, 也未见有泉水出露。主要由大气降水、雪融水所形成的暂时性地表水流, 在顺地形坡度或冲沟向下游渲泻的同时, 可以通过地表风化层、构造裂隙等途径补给地下水, 形成某些赋煤地层的弱承压水。由于暂时性地表水流通过时, 时间短, 速度快, 对地下水的补给主要表现在瞬间补给。

2.2 含水层水文地质特征

区内地层主要由第四系松散岩类、侏罗系沉积碎屑岩类组成, 主要以岩性组合特征、地层富水性、抽水试验成果等作为含 (隔) 水层 (段) 划分依据, 共划分了4个含 (隔) 水层 (段) , 如表1所示。

2.2.1 上更新统~全新统、全新统第四系透水不含水层

全区广泛分布, 厚度不一, 以冲洪积的砂砾石为主, 无胶结, 结构松散。据钻孔揭露厚度18.95~158.19 m, 平均厚度47.30 m。加13-3号钻孔在此层位进行了抽水试验, 试验结果表明此层位水量很小, 接近没有。同时由于此层分布位置较高, 所处位置又无水源补给, 虽透水性较好, 但不具储水条件, 为透水不含水层。

2.2.2 新近系中新~上新统昌吉河群含水层

该层在区外围零星出露, 以土黄色砂砾岩为主, 风化后以石英为主的砾石沿岩层走向分布于地表, 出露岩层的走向呈北西-南东向, 区内均被第四系覆盖。据钻孔揭露的情况, 岩性主要由褐红色粉砂质泥岩、粉砂岩、砾岩组成, 厚度3.00~164.74 m, 平均厚度57.30 m。加13-5号钻孔在此层位漏水, 漏失量为12 m3/h。含水层主要由砂岩和砾岩组成, 有含水层2~6层, 平均3层, 含水层厚度2.00~83.13 m, 平均厚度20.21 m, 含水层厚度占层组厚度约35.3%。据抽水试验资料, 单位涌水量0.000 56 L/ (s·m) , 渗透系数0.000 7 m/d, 富水性弱, 水质类型属SO4-Na型水, 矿化度为2.076 g/L, 为微咸水。

2.2.3 侏罗系中统西山窑组裂隙含水层

侏罗系中统西山窑组是巴里坤县聚煤盆地主要含煤岩组, 为一套河流沼泽相沉积, 地层厚27.19~>843.62 m。根据含煤特征及西山窑组岩性特征, 将该组分为上下两段, 上段为砂砾岩段, 下段为含煤段。

砂砾岩段主要由灰、灰白色砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩和细砂岩裂隙含水层组成, 局部夹粉砂岩和泥岩。钻孔揭露厚15.25~803.49 m, 平均厚100.45 m。该层位在8-8、9-8、10-13、加10-6、11-10、加11-6、12-10、13-4号钻孔一线以北出露, 由南向北厚度逐渐增大。含水层厚度7.45~449.12 m, 平均厚度40.36 m, 有含水层4~25层, 平均10层, 含水层厚度占层组厚度的40.2%。3-2、5-3、8-8号钻孔在此层位漏水, 漏水率为3.5%, 漏水情况如表2所示。

下部含煤段主要由灰色、灰白色含砾中砂岩、中砂岩, 灰黑色粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩和煤层组成。煤层直接顶底板多为粉砂岩和泥岩, 结构致密, 可以起到一定的隔水作用。煤层顶板裂隙含水层由中细砂岩及砾岩组成, 厚度90.08~192.06 m, 平均厚度100.66 m, 含水层厚度38.03~130.32 m, 平均厚度41.78 m, 有含水层1~6层, 平均3层, 含水层厚度占层组厚度的41.5%。勘探阶段4-3、5-3、7-5、12-10、加11-3、加11-5号孔和详查阶段的8-7、10-8、10-10、11-1、12-1、12-3、12-6、14-4号孔在此层位漏水, 层位和漏失量如表3所示, 漏水率为12.2%。

煤层底板裂隙含水层由细砂岩和粉砂岩组成, 厚度20.17~75.01 m, 平均厚度67.99 m, 含水层厚度17.04~51.59 m, 平均厚度25.15 m, 有含水层1~5层, 平均3层, 含水层厚度占层组厚度的37%。11-9、加11-3、加13-2、7-3、9-5及10-2号钻孔在此层位漏水, 漏水率为5.2%, 漏水情况如表4所示。

对B5-B1煤层顶底板砂岩进行了抽水试验, 抽水试验及水质资料如表5所示。

由表5可知, 此含水层为弱富水含水层, 为煤层开采的直接充水含水层。水位由东南向西北逐渐下降, 单位涌水量增大, 渗透系数减小, 区内地下水由东南向西北的水力坡度明显。

2.2.4 侏罗系下统三工河组隔水层

该地层在区外围地表零星出露, 出露的岩层岩性以灰绿色砂岩和砂砾岩为主, 走向呈北西-南东向, 向北倾斜, 倾角平缓, 区内均被第四系覆盖。区内钻孔揭露厚度16.80~522.88 m, 主要以粉砂岩、粉砂质泥岩隔水层为主, 夹少量细砂岩、中砂岩, 侏罗系下统三工河组厚层状粉砂岩结构致密, 为相对隔水层。

2.3 地下水的补给、径流、排泄条件

全区均为第四系覆盖, 大气降水、季节性雪融水可直接通过地表风化裂隙、孔隙补给地下水, 但由于时间短、速度快, 对地下水的补给主要表现在瞬间补给。由于纸房断裂和大红柳断层的隔水效应, 别斯库都克煤矿排出的水和花儿刺的水沿水力坡度顺势向较低的西北方向径流。

地下水沿水力坡度顺势向下游或向深部运移是地下水的排泄方式之一, 未来矿井的疏干排水亦是地下水的排泄方式之一, 并且地形有利于向西北方向径流与排泄。

3 充水因素分析

根据区域水文地质条件、井田水文地质条件以及矿床在井田内的分布情况, 查明了影响井田矿床充水的主要因素为含水层的富水性、构造、大气降水和地表暂时性水流。

3.1 含水层的富水性

区内的赋煤地层为侏罗系西山窑组地层, 其主要为泥岩、粉砂岩、中细砂岩、粗砂岩、砂砾岩、砾岩及煤层。区内抽水试验的结果表明:单位涌水量0.020 7~0.028 6 L/ (s·m) , 渗透系数0.030 7~0.037 5 m/d, 表明赋煤地层的渗透性差, 富水性弱。另外, 位于西山窑组不整面之上的昌吉河群, 其岩性多以粉细砂岩为主, 其岩性组合与上述西山窑组赋煤地层岩性组合比较相似, 亦不利于区内地下水的形成, 从而对井田矿床充水起到了一定的阻碍作用。

3.2 构造

区内主要可采煤层顶底板砂岩的含水性一般较弱, 当断层与含水层对口接触时, 则形成以断层为导水通道, 同时在裂隙密集区也能形成对煤层充水通道。

3.3 大气降水

侏罗系中统西山窑组地层岩性为一套河流相的含煤碎屑沉积岩。泥岩、粉砂岩等细颗粒岩石柔软不透水, 砂岩坚硬且厚度大, 接受降水补给的面积较小, 且大气降水易形成表流, 向地势较低处渲泻。因此, 矿床对接受大气降水补给不利。

3.4 暂时性地表水流

暂时性地表水流具有时间短、流量大的特点, 对地层渗透补给意义不大。但在开发煤炭资源期间, 探矿权人应加强观测, 寻觅洪流周期与径流途径, 从而正确设计开发矿山设施的布局以及井、坑口位置。井口一定要高出当地最高洪水水位。

4 井田水文地质类型划分

区内无常年流动的地表水流, 气候干燥, 蒸发强于降水。主采煤层顶板砂岩含水层为煤层开采的直接充水含水层, 砂砾岩段含水层为间接充水含水层。据抽水试验资料:钻孔单位涌水量0.020 7~0.028 6 L/ (s·m) , 渗透系数为0.030 7~0.037 5 m/d, 弱富水。该区水文地质条件为简单型。

5 结论

(1) 区内主要含 (隔) 水层为第四系透水不含水层, 新近系含水层、侏罗系西山窑组裂隙含水层及侏罗系三工河组隔水层。其中新近系含水层富水性弱, 接受地表水入渗补给, 补给量较小;侏罗系西山窑组含水层, 富水性弱, 为煤层直接充水含水层。

(2) 区内充水水源为侏罗系西山窑组裂隙水、大气降水以及暂时性地表水。充水通道主要为断层和裂隙密集带等。

(3) 区内水文地质条件为简单型。

摘要：以新疆巴里坤煤田纸房一号矿井为例, 对井田水文地质条件进行了分析, 同时对矿井充水条件进行了分析, 划分了井田水文地质类型, 为以后井田的开采提供基础性水文地质资料。

关键词：纸房一号矿井,水文地质特征,充水因素分析,水文地质类型

参考文献

矿井水文地质条件 篇10

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.

矿井水文地质条件 篇11

关键词：矿井；地质；煤矿；生产；安全

矿井地质工作是对地质、水文、瓦斯及其他与矿井生产有关的资料的收集、整理、总结，为煤矿各个环节的安全生产提供必要的基础参数，准确指导煤矿的生产，提高生产的安全性。因此，在煤炭资源需求日益加大的现今优化礦井地质工作，有效防止安全事故的发生，对促进煤矿安全生产具有实际的意义。

1 矿井地质工作与煤矿安全生产概述

1.1 矿井地质工作与煤矿安全生产的关系

目前，我国对煤矿企业的建设颁布了一系列的法律、法规及政策，并明确指出了相关的行业规范，要求煤矿企业必须严格遵守及贯彻落实，这既是煤矿企业的法定义务也是自身安全生产的内在要求。由于煤矿的开采与生产主要集中在地下，这就需要对矿井所在区域的地质情况进行相应的调查、分析与统计等工作，矿井地质工作密切关系着煤矿企业生产的安全性。矿井地质工作主要是勘探与收集煤田层产状、结构、性质、水文特征及瓦斯情况等地质情况的资料，煤矿企业需要及时掌握这些准确的资料和数据，并且通过具体的分析找出其内在规律，从而针对具体情况制定相应的煤矿开采规划并做好相应的防范措施，保障煤矿安全、稳定有序地进行开采作业。

1.2 矿井地质工作在煤矿安全生产中的重要作用

1.2.1 有效预防瓦斯事故。瓦斯事故是煤矿开采生产过程中的高发性事故，具有突发性、危害程度深及范围广等特点，严重威胁作业人员的生命安全，损害煤矿企业的经济效益与社会效益。因此，国家各级安全监管部门及煤矿企业自身都高度重视瓦斯安全管理工作。由于地质构造、瓦斯聚集及煤体破坏等地质因素会形成相应的构造应力，造成地质构造集中区内频发瓦斯突出现象。目前煤矿企业的瓦斯地质工作由于受传统管理理念和模式的影响，并没有引起足够的重视，瓦斯安全管理及预防也仅限于“一通三防”的范围，无法从本质上预防和控制瓦斯事故的发生。瓦斯地质工作能够充分掌握和了解采矿区域内断层构造带、褶曲、火成岩侵入等具体情况及瓦斯含量、存在状态、涌出量等，在此基础上制定科学合理的预防规划及措施，能够有效地降低瓦斯事故的发生概率。所以，高效的地质工作能从根本上掌握矿井内瓦斯的内在规律，从而做到及时、有效的瓦斯预防。

1.2.2 有效预防透水事故。煤矿透水事故指的是矿井在建设和生产过程中通过各种通道涌入矿井内的地面水与地下水超出了矿井的正常排水能力而导致的水灾。是矿井常见灾害之一。有效预防矿井透水事故除了设置必要的防排水设备之外，还要充分结合地质工作。加强对采区各项水文资料的整理工作，尤其是要做好矿区主要含水岩层及水文情况的记录工作，按照月份、季度及年份详细记录并掌握其内在规律，严格按照地质工作所得资料与数据开展矿机的开采设计与生产工作。另外，对于煤矿开采生产过程中出现的情况不明或“可疑”区域的旧巷等，可利用超前打钻探放水的方法，按照预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则对其进行勘探。所以地质工作中科学分析与总结矿区水文数据并探寻其内在规律，将其有效应用到矿井预防透水事故中，能够掌控处理水灾的主动权，减少水灾事故的发生，降低水灾事故带来的损害程度，提高煤矿企业的效益。

1.2.3 有效预防顶板事故。煤矿开采生产过程中的顶板事故的诱因很多，例如滞后的技术工艺、作业人员专业技能及综合素质不高及矿区特殊的地质构造因素等，其中地质构造因素是造成顶板事故的关键因素之一。究其原因主要是没有全面、系统地收集、整理、统计、分析及总结矿区内的地质情况，对地质构造掌握不清楚，尤其是地质复杂的区域，从而导致在矿井的开采及生产过程中采取相应的技术手段和措施缺乏合理有效性，导致顶板事故的发生。所以加强地质工作，将地质勘探、调研工作全面落实，提高地质资料及数据的准确性，综合掌握矿区地质构造及环境，对有效预防顶板事故具有重要的指导意义。

2 加强矿井地质工作的主要途径

2.1 加大地质工作投入

鉴于地质工作对煤矿安全生产的重要性，应积极加大对地质工作中地质构造复杂区域的补充勘探、井下物探技术等诸多方面的研究，同时还要对物探等设备的性能和环境影响进行深入研究，可以采用钻探验证方式来分析与预测，进而达到物探解释与钻探验证双重研究并重。另外，影响地质工作成效的主要因素是地质工作人员的专业知识与技能，因此还要加强对地质工作专业人才的培养，提高工作队伍的整体综合素质，为更好地开展地质工作奠定基础。

2.2 引进现代化的技术

科学技术的进步推动了各行业的快速发展，现代化的地质工作需要积极引进现代化的技术做支撑。由于目前我国矿井的结构通常是由几个关闭的矿井整合组成，传统的地质工作方法和技术手段很难实现对关闭矿井内部积水及裁决范围情况的准确调查，这就需要新的技术来提高地质工作的效率和质量，例如地面物探技术中的瞬变电法、三维地震法等，这些新技术能够准确勘探出隐伏地质构造，查明采空积水及断层产状情况。而对于井下作业中掘进工作面前方的水量探测则可以使用瞬变电磁仪。新技术的使用要结合生产统一规划，逐步实施，坚持物探为主、钻探验证及化探跟进的综合技术手段准确勘探采区的地质构造情况，为煤矿企业的生产提供精准的数据，通过详细地分析所得数据来制定相应的开采计划与设计，提高煤矿生产的安全性。

3 结束语

综上所述，煤矿企业要想全面实现安全生产就必须准确掌握矿井地质工作与煤矿安全生产的关系，清楚认识到地质工作对煤矿安全生产的重要作用，并通过加大地质工作投入，积极引进先进的地质工作相关技术，合理规划与设计矿井开采作业，切实有效地提高煤矿生产的安全性。

参考文献：

[1]蒋超.加强矿井地质工作实现煤矿安全生产[J].科技视界，2015（13）：261-261.

[2]杨纪金.关于煤矿生产中瓦斯地质工作的探讨[J].建材与装饰，2012（16）：186-187.

[3]张瑞芳.矿井地质测量工作与安全生产及成本的关系研究[J].科技传播，2013（2）：77.

矿井水文地质与矿井水害防治 篇12

中国矿井水害主要分布在华北和华南地区。大部分地区矿井水文地质条件复杂, 水害情况十分严重。随着煤炭资源的不断开采, 开采深度也越来越深, 矿井水文地质条件也变得更加复杂, 水害的发生概率也加大, 防治难度也越来越高, 严重影响煤矿的生产安全。中国矿井水害可分为以下几个区域:华北石炭二叠系岩溶—裂隙水害区、华南晚二叠统岩溶水水害区、东北侏罗系裂隙水水害区、西北侏罗系裂隙水水害区、西藏—滇西中生界裂隙水水害区和台湾第三系裂隙—孔隙水水害区。近年来, 水害事故频繁发生, 造成了很大的人员伤亡和经济损失, 随着煤矿资源的整合, 水害事故发生率虽然有所下降, 但是发生规模较大水害的概率在变大。因此, 做好井下水害防治工作尤为重要。

1 地下水基本知识

1.1 地下水的概念

地下水是指埋藏在地表以下、储存于岩石空隙之中的水。通常以多种形式存在:1) 气态水;2) 吸着水;3) 薄膜水;4) 毛细水;5) 重力水等。重力水是我们研究的主要对象。

1.2 地下水的分类

按埋藏条件可分为:1) 上层滞水;2) 潜水;3) 承压水。按含水层空隙性质可分为:1) 孔隙水;2) 裂隙水;3) 喀斯特水。

2 矿井充水条件

在矿井开拓、采掘过程中, 因井巷、工作面接近或直接沟通充水水源 (含水层、地表水体、老空) 或充水通道 (导水裂隙带、陷落柱、顶板冒落带、构造破碎带等) , 各种水渗入、滴入、淋入、涌入和溃入井巷或工作面, 简称矿井充水。影响矿井充水的主要因素包括:矿井水的来源、通道和充水强度。掌握这些资料, 对计算涌水量、预测矿井突水的可能性及制定防治水措施具有重要意义。

2.1 矿井充水水源

矿井充水水源主要有:大气降水、地表水、地下水和老空积水。地表水体包括江、河、湖、海、水库、沼泽、水渠等, 地下水体包括孔隙水、裂隙水、岩溶水等。水源不同其性质和特点也不同, 影响因素也不同, 对矿井产生水害的概率和影响程度也不同。

2.2 矿井充水通道

矿井水源是发生矿井充水的根源, 但是要发生矿井充水, 还得有矿井充水通道。常见的矿井充水通道有:1) 构造断裂带;2) 冒落裂隙带;3) 含水层的露头区;4) 煤层底板岩层采动破坏带;5) 封闭不良钻孔;6) 导水陷落柱和地表塌陷。通道不同充水的特征也不同, 其危害性也不一样。因此, 充分了解充水通道很重要, 根据不同的充水通道采取相应的防治措施, 才能有效避免水害的发生。

2.3 矿井充水强度

地下水储存在不同的充水含水层中, 含水层的埋藏条件不同和岩石性质不同, 决定了它们含水强度的不同, 当掘巷一旦接近或揭露含水层时, 涌入矿井中的水量是不一样的, 有的很大, 有的却很微弱, 在煤矿生产中, 把地下水涌入矿井内水量的多少称为矿井充水程度, 用来反映矿井水文地质的复杂程度。

矿井充水程度的大小一般可以用含水系数和矿井涌水量来表示。根据含水系数的大小, 将矿井充水程度划分为4个等级:充水性弱的矿井、充水性中等的矿井、充水性强的矿井和充水性极强的矿井;根据涌水量大小也可分为4个等级:涌水量小的矿井、涌水量中等的矿井、涌水量大的矿井和涌水量极大的矿井。影响矿井涌水量大小的因素有:1) 充水岩层的出露条件和接受补给条件;2) 矿井的边界条件;3) 地质构造条件。

3 矿井水害防治

3.1 矿井水害产生的原因及总体防治要求

矿井水害发生的原因主要有:地面防洪措施不当、井下水文地质资料不清盲目施工、井巷位置设计不合理、探放水设备没有效发挥作用、施工措施不力工程质量差、乱采挖破坏了防水煤柱、井下排水系统不到位、麻痹大意违章作业和管理不重视。

矿井防治水工作应该以坚持预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采的原则。采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施。根据具体的水文地质条件, 选择有针对性的防治水措施进行综合治理。

3.2 地面防治水措施

地面防治水是指在地表修筑排水工程或采取其他措施, 以防止井筒灌水、地表渗水和地面积水, 从而减少矿井涌入量, 防止井下灾害事故的发生。具体措施有:挖沟排截洪、河流改道、整铺河底和堵塞通道。

3.3 井下防治水措施

煤矿井下水害防治措施是结合地质勘查资料和井下检测工作, 采用采掘前的钻孔探水, 防水闸门、防水墙或注浆阻断水源, 排水疏干降压等方法。

排水疏干降压方法包括地面钻孔疏干、井下钻孔疏干、利用巷道疏干。根据地下水位、水量和补给条件, 确定疏干层段和顺序, 控制排水流量, 排水前加固巷道, 正式排水前进行水压和透水实验, 发现问题应及时处理。

3.3.1 井下探放水

探放水是指采矿过程中用超前勘探方法, 查明有采掘工作面顶底板、侧帮和前方的含水构造、含水层、积水老窑等水体的具体位置、产状等, 目的是为有效的防治矿井水害做好准备。主要包括:探放老空水、探放断层水、探放陷落柱水、导水钻孔的探查与处理和探放含水层水[1]。

3.3.2 顶、底板含水层中水的疏放

当煤层上覆或下伏有含水层, 并对采掘作业有威胁时, 可采取疏干或降低水位的方法解除地下水对煤层的威胁, 以保证采掘作业的正常进行。通常有巷道疏放、放水钻孔和疏放降压钻孔。

3.3.3 井下设防水柱、防水闸门和防水墙

在井下水害高发地段, 留有一定宽度和高度的煤层不得开采, 目的是使采煤工作面和水体隔离开来, 并保持一定的距离, 从而起到隔水的作用, 这部分不采的煤层叫防水煤柱。根据防水煤柱所起的作用可分为:井田隔离煤柱、被淹井巷之间的煤柱、断层防水煤柱、防止潜水及流砂等流入巷道而留下的煤柱。此外在井下各要道出入口设置防水闸门和防水闸墙[2]。

3.3.4 注浆堵水

注浆堵水是将注浆的材料配制成浆液, 用压送设备将其灌入地层缝隙内使其扩散、胶凝或固化, 以此达到加固堵漏的目的。按注浆材料划分通常有水泥注浆、化学浆液注浆和粘土注浆。

4 结语

在实际煤矿开采过程中, 针对水害的防治措施往往不是单一的, 而是综合防治措施。提高防治意识和管理水平, 加大水害预测技术的应用, 才能从根源上减少水害事故的发生。同时要做好井下水害应急预案, 一旦发生水害, 把人员伤亡和经济损失降到最低。

参考文献

[1]张学军.矿井水害治理实践与探讨[J].给水排水, 2005 (2) :31-33.