濟東煤田XH煤礦礦井水文地質(zhì)條件分析

柴高山

（中煤平朔煤業(yè)有限公司，山西 朔州 036000）

0 概況

XH煤礦位于濟東煤田的東部，本區(qū)為一自流單斜區(qū)，地層北傾，其北面有巖漿巖組成的中低山隆起，南面為寒武、奧陶系灰?guī)r組成的中高山，是地下水的主要補給來源。地下水流向北西，形成明水泉群。

1 含水層與隔水層

1.1 第四系沖—洪積層

由松散砂質(zhì)粘土及礫石組成，礫石成數(shù)層夾于砂質(zhì)粘土之中，砂質(zhì)粘土垂直節(jié)理發(fā)育，吸水性強，垂直滲透力大。井筒通過該層時一般不會發(fā)生不良工程及水溫地質(zhì)問題。區(qū)內(nèi)許多水井資料表明，雨季在接受大氣降水后，水量較充沛，旱季水井多干枯無水。由于該層直接覆蓋于煤系之上，對煤系各主要含水層有補給作用，井下涌水量隨季節(jié)變化，說明大氣降水直接通過該層補給煤系各含水層。

1.2 石盒子組、山西組

兩組地層皆以粉砂巖及砂巖粘土巖為主，其中夾數(shù)層中～粗粒砂巖，為裂隙承壓弱含水層。對本區(qū)太原組主要可采煤層能起到一定的隔水作用。

1.3 煤系至奧陶系

含水層自上而下有太原統(tǒng)第四、三、二、一層灰?guī)r，本溪統(tǒng)徐家莊灰?guī)r及奧陶系灰?guī)r。太原統(tǒng)頂部五灰及本溪統(tǒng)無名灰?guī)r分布不穩(wěn)定，且含水性較弱。在各含水層之間，均有厚度不同的粉砂巖和泥質(zhì)巖半隔水層組。

本區(qū)巖漿巖發(fā)育，多沿煤層及頂?shù)装迩秩耄@孔穿過常有漏水現(xiàn)象，但井下觀察，水量不大，因此巖漿巖的裂隙水對礦井危害不大。

1.4 古空水

鄰近6煤層有古空區(qū)的存在。已經(jīng)基本查明了古空區(qū)的分布范圍，位于井田的東南部，面積約為42580m2，由公式Q=KMLh/cosα，K—古空充水系數(shù)；M—煤層厚度，m；h—古空內(nèi)水頭高度，m；L—采空區(qū)走向長度，m；α—煤層傾角，（°）。在本次估算中K取值為0.4，估算得7煤層的古空積水量為10219m3。6煤層古空水對開采深部7、8、9、10-1、10-2煤層以及10-3煤層有一定的影響。

1.5 斷層導水性

F1斷層為礦井生產(chǎn)過程中新發(fā)現(xiàn)的斷層，為一正斷層，走向NE，傾向SE，最大落差15m，在開拓4煤時揭露，破碎帶寬約8米，具一定的導水性。兩側(cè)要留設足夠的防水煤柱。F2斷層是原勘探時發(fā)現(xiàn)的，從本井田中南部穿過。但在XH一號生產(chǎn)過程中實際揭露發(fā)現(xiàn)該斷層在煤10-1中，落差不足5m，并且延伸長度不足200m，導水性較弱，XH二號在實際生產(chǎn)過程中并沒發(fā)現(xiàn)該斷層。故其對礦井生產(chǎn)影響不大。

2 地下水動力聯(lián)系

2.1 含水層補給來源

太原統(tǒng)各含水層在淺部均有露頭，能直接接受大氣降水的補給。奧陶系地層在南部大面積裸露，形成低山丘陵，且灰?guī)r裂隙溶洞發(fā)育，有利于接受大氣降水和地表水的補給。

2.2 太原統(tǒng)含水層與徐灰水、奧灰水的聯(lián)系

本區(qū)為一單斜構(gòu)造，徐、奧灰與煤系各含水層間距較遠（徐灰距煤10-2約50米），且本區(qū)斷層落差較小，自然狀態(tài)下兩者水力聯(lián)系不密切。但礦井排水，造成煤系水大幅度下降，兩者將發(fā)生一定的水力聯(lián)系。

2.3 太原統(tǒng)含水煤層與采空區(qū)的水力聯(lián)系

本區(qū)有日偽時期旭華煤礦開采6煤及本礦早期開采東北部3、4、5煤的采空區(qū)，采空區(qū)內(nèi)積水，同時井口多未夯實，又有F1斷層從采空區(qū)邊緣通過，采空區(qū)積水能直接補給給煤系各含水層，尤其雨季補給量更大，對周邊及下伏煤層開采帶來很大的威脅。

3 礦井充水特征

XH一號現(xiàn)生產(chǎn)煤層為10-1煤，原設計包括7、9和10-1層煤，XH二號現(xiàn)生產(chǎn)煤層為3、5和10-3煤層。XH二號煤礦批準開采的煤層有 7 層，即 3、4、5、6、7、9、10 煤層。3 煤層位于山西組中部，4 煤層位于太原組的下部，3、4煤層的直接充水含水層為頂?shù)装宓纳皫r，5煤層位于太原組的上部，充水含水層為頂板灰?guī)r，7煤層位于太原組中部，充水含水層為底板三灰和頂板四灰，7煤層下距三灰5.94m左右，上距四灰17.41m左右，另外，7煤層頂板發(fā)育10m左右厚的中-細粒砂巖，但含水微弱，開采中僅表現(xiàn)為頂板淋水和構(gòu)造裂隙帶淋水，對礦井生產(chǎn)無影響。9煤層直接頂板為一灰，二灰和一灰相距一般在12.90m左右，9煤層開采亦可影響到二灰，因此9、10-1煤層開采的主要充水含水層為一灰和二灰。9煤層底板尚發(fā)育一至數(shù)層薄層中～細粒砂巖，含水微弱，對礦井生產(chǎn)無影響。一灰和二灰水在開采中僅表現(xiàn)為頂板淋水和構(gòu)造裂隙帶淋水，對礦井生產(chǎn)影響較小。礦井涌水量小。

另外，本區(qū)徐、奧灰上距主采煤層較遠，其間的隔水層隔水性能好，又本區(qū)構(gòu)造簡單，斷裂稀少且落差小，正常情況下徐、奧灰水對礦井生產(chǎn)影響不大。

4 礦井涌水量

XH煤礦主要開采3煤層、5煤層、10-1和10-3煤層，根據(jù)礦山統(tǒng)計，礦井開采時，正常涌水量為80m3/h，最大涌水量為130m3/h。

現(xiàn)采用比擬法進行礦井涌水量預計：

式中：Q——預計礦井未來正常（或最大）涌水量（m3/h）；Q0——礦井現(xiàn)今正常（或最大）涌水量（m3/h）；F——未來礦井開采面積（m2）；F0——礦井現(xiàn)今開采面積（m2）。

取 F0=204565，F(xiàn)=1267144，經(jīng)計算，預計正常涌水量為 200m3/h，最大涌水量為325m3/h；

5 礦井水文地質(zhì)類型

根據(jù)《礦井水水地質(zhì)規(guī)程》（試行）第4條的規(guī)定，為了有針對性地做好礦井水文地質(zhì)工作，從礦區(qū)水文地質(zhì)條件、井巷充水及其相互關系出發(fā)，根據(jù)受采掘破壞或影響的含水層性質(zhì)、富水性、補給條件、單位年平均涌水量和最大涌水量、開采受水害影響程度和防治水工作難度等因素，對礦井水文地質(zhì)條件進行分類，指導礦井防治水工作，確保礦井安全生產(chǎn)。

5.1 含水層性質(zhì)及補給條件

XH煤礦為第四系覆蓋下的隱蔽礦區(qū)，開采3、5煤時，由于山西組砂巖富水性極弱，開采中僅表現(xiàn)為頂板淋水和構(gòu)造裂隙帶淋水，對礦井生產(chǎn)基本無影響。開采10-1煤層的直接充水含水層為太原組薄層灰?guī)r含水層，間接充水含水層為第四系砂礫層含水層。補給來源為大氣降水，補給通道為灰?guī)r隱伏露頭。

5.2 礦井涌水量

根據(jù)礦井開采以來的礦井涌水量資料，礦井最大涌水量為130m3/h，礦井涌水量主要來源為一灰和二灰?guī)r溶裂隙水，以巷道淋水、小股水流形式涌出。

5.3 防治水工作難易程度

本礦區(qū)的防治水工作，主要通過正常的排水系統(tǒng)、施工探放水鉆孔等實現(xiàn)，在開采10-1煤層的過程中，由于受底板水的威脅，使防治水工作較難。

區(qū)內(nèi)煤系直接含水層含水并不豐富。但開采10-1煤層時，如果遇到局部破碎帶，受奧灰和徐灰底鼓水威脅。因此，7煤層及以上煤層為簡單水文地質(zhì)類型，10-1煤層及其以下煤層為復雜水文地質(zhì)類型。

6 結(jié)論

綜上所述，本礦井開采3煤層、5煤層時，礦區(qū)礦井水文地質(zhì)類型為裂隙孔隙類簡單型。開采10-1煤層和10-3煤層時，礦區(qū)礦井水文地質(zhì)類型為巖溶裂隙類復雜型。