煤矿水文地质条件研究

煤矿水文地质条件研究1矿区水文地质条件现状1.1断层、破碎带、岩浆岩水文地质特征（1）F0断层等含水层。影响整个井田构造形态的断层仅F0、F101断层局部充导水性较好，F5断层的充导水性弱，其余断层目前未发现具有充导水性质。F0断层为矿井低部童子岩组（P1t）与栖霞组（P1q）地层的边界断层，倾向东，倾角10～25°，延伸长度大于3500m。倾向东、东南，局部有起伏，大致在1号向斜轴部位置。在1号背斜以东，F0断层面向深部延伸。经苏一煤矿多年开采，矿区水位有所下降，水头高度减小，灰岩承压亦随之减小，在一定程度上削弱了局部灰岩承压水的威胁。但是，由于文笔山组隔水层在矿区大部分块段还保存相对完整，形成灰岩承压的条件依然存在。F0、F2断层导水性也不均匀，导水释压的作用十分有限。所以，不能排除深部局部块段灰岩水压较大的可能，例如，在F0凹陷区域，通常都是水压较大的部位，应特别引起重视。另外，当井下开采使地层应力的平衡打破时，断层带可能发生导水现象。因此在+300m以下采煤时，对穿过重要断层的两盘，均要注意主要断层及旁侧导水。（2）岩浆岩弱裂隙含水岩组。矿井内岩浆岩以辉绿岩（βμ）、石英斑岩（λπ）为主，主要以岩脉产出，其本身含水性较弱，但围岩接触带等通常较疏松、破碎。辉绿岩墙的导水性决定于围岩的含水性及接触带裂隙的发育程度。在井下巷道揭露时偶有零星滴水。故富水性弱，为弱裂隙含水岩组。1.2浅部小煤窑积水情况由于矿区地表浅部煤炭开采历史悠久，存在大量小煤窑及老空区，其中部分小煤窑与苏一煤矿井下采掘巷道、采空区贯通，雨季时，地表水通过浅部塌陷区、裂隙带迅速补给小窑，再由小窑巷道、采空区快速下泄集中流入苏一煤矿矿井，极大地增加了排水负担。目前，浅部小窑多处与苏一矿、原大同沟井、原东斜井煤矿老巷道、老采区相通，对矿井安全生产十分不利。2矿井充水因素及涌水量预测2.1矿井充水因素分析大气降水、区域水位变化、开采面积、开采水平、开采强度、浅部小窑分布范围及其与苏一煤矿采掘工程连通程度、断层及“三带”发育程度、煤系地层裂隙率及其含水性等都与矿井涌水量的大小有关。最主要的充水因素主要有：大气降水、小窑分布和与矿井的连通点分布、裂隙发育率、断层导水性。2.2矿井涌水量预测目前的矿井涌水量观测资料基本反映了矿井涌水量变化规律，包含了大气降水、煤系地层含水性、裂隙率、渗透率、开采范围、小窑开采影响、断层导水性等多种因素综合作用的信息。根据矿井涌水量资料分析，证明比拟法预测矿井涌水量基本可靠，故采用比拟法对未来矿井的涌水量进行预测。苏一矿涌水量预测：计算公式：Q均=Q0（A/A0）1/2；Q最大=Qmax（A/A0）1/2式中：Q均：2012以后年度苏一矿总平均涌水量/（m3/h）；Q0：2006～2012年苏一矿平均涌水量（月统计值）/（m3/h）；A：2012年以后总开采面积/m2；A0：2012年时苏一矿开采面积/m2；Qmax：2006～2012年苏一矿-70m水平以上最大涌水量（月统计值/（m3/h）；平均涌水量：Q均≈464.26m3/h最大涌水量：Q最大≈1080m3/h按2006～2012年统计结果，最大涌水量平均值为平均涌水量的3.2倍估算最大涌水量：Q最大≈1050m3/h-200m水平矿井涌水量预测：Q-200均=Q0（A/A0）1/2；Q-200最大=Qmax（A/A0）1/2式中：Q均：200m水平苏一矿总平均涌水量/m3/h；Q0：2006～2012年苏一矿平均涌水量（月统计值）/m3/h；A：-200m水平总开采面积/m2；A0：2012年时苏一矿开采面积/m2；Qmax：2006～2009年苏一矿-70m水平以上最大涌水量（月统计值，m3/h；Q-200均≈406m3/h；Q-200最大≈1101m3/h。3结论从近几年矿井涌水及水害发生的情况来看，矿井未来安全生产的主要水患问题突出2个方面，第1是浅部小煤窑积水在极端降水期间集中下泄造成矿井涌水猛增，第2是深部开采局部地段可能受到煤系下伏栖霞组灰岩岩溶承压水的威胁。（1）矿区上部小煤窑积水的水患威胁。勘探报告确定井田水文地质条件为简单型。经过多年的开采，煤系地层富水性、裂隙发育导水性、补给途径强度、补给方式等都已发生了一些变化，井田水文地质条件趋于较复杂，矿井水文地质条件同时受到灾害性天气、浅部小窑开采、地表裂隙、老塘积水、采空区贯通、开采降深等诸多因素综合影响。雨季时，区域水位上升，补给量也随之增加。由于小煤矿分布点多面广，情况多变难以监测监控，且开采造成部分老塘积水、裂隙导通地表容易接受大气降水补给，许多矿井已经上下左右互相连通，地表水极易通过小煤矿与下部矿井贯通的采掘工程直接向深部矿井排放，是矿井水害的主要灾害源，也是导致矿区水文地质条件趋于复杂化的主要原因。虽然近十年来受全球气候变暖影响，大气降雨量有减少的趋势，但极端天气事件仍时有发生，严重威胁到矿井的安全。因此，暴雨季节防止小窑水害影响，应当作为矿井水害预防工作的主要内容予以认真对待。（2）深部开采栖霞组灰岩岩溶承压水的水患威胁。随着矿井继续延伸，深部受F0断层切割，在12～15线之间的1号向斜槽部文笔山组地层断失，局部灰岩与煤系地层直接对口。在F0上盘，F2、F5等次级断层、裂隙发育，成为导水通道，使煤系地层的富水性明显加强。灰岩承压水将成为矿井水的另一主要补给源，矿井涌水量将逐渐增加，对矿井开采安全的影响将日益加大。童子岩组1段主采煤层在深部同时受到F0、F2断层的影响，富含裂隙水，当采掘工程揭露时，将以滴水或淋水方式排泄。针对上述水患情况，提出以下防治水措施建议：矿井应健全地质专业机构，配备专业水文地质技术人员，开展矿井水害调查监测，及时做好水害预测预报工作；在上部采空区下方合理留设隔水煤、岩柱；为采掘工程提供水文地质资料，编制防治水方案措施；采掘施工坚持探放水，坚决执行“有疑必探，先探后掘”的防治水原则；开展水害防治常识普及工作，对工人进行水害防治、水害事故预防知识培训，提高员工安全意识。煤矿水文地质条件研究