黑塘煤礦礦井充水因素分析

(貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察研究院，貴州 貴陽(yáng) 550081)

1 煤礦概況

1.1 地形地貌及構(gòu)造

黑塘煤礦位于貴州省六盤(pán)水市六枝特區(qū)新場(chǎng)鄉(xiāng)、巖腳鎮(zhèn)，井田走向長(zhǎng)約11.72 km，傾向?qū)捈s1.71～3.24 km，面積28.52 km2。礦井采用斜井開(kāi)拓，采煤方法用走向長(zhǎng)壁采煤法、全部垮落法管理頂板。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為60萬(wàn) t/a?？辈閰^(qū)地處黔西高原向黔中丘陵過(guò)渡地帶，屬以侵蝕、溶蝕山地溝谷地貌為主的低中山地區(qū)，含煤地層出露地段地勢(shì)相對(duì)平緩，多呈帶狀緩坡地貌，地勢(shì)西南高，北西、南東低，區(qū)內(nèi)海撥標(biāo)高為+1 794.10～1 293.27 m，相對(duì)高差500.83 m。黑塘井田位于比德向斜西南翼中段南部，總體淺部較陡、深部寬緩的單斜構(gòu)造，整體形成近”V”字型。淺部地層傾角25°～50°，一般40°，深部5°～20°，其間發(fā)育有次一級(jí)斷裂構(gòu)造和褶曲，發(fā)育大小斷層21條，主要斷層為北西部F12、F13、F14和南東部F16、F17、F18，其構(gòu)造復(fù)雜程度類型為中等(圖1)。

圖1 黑塘礦區(qū)地質(zhì)示意圖

1.2 河流水系及水文地質(zhì)

區(qū)地表水系不發(fā)育，主要以山間雨源性溪流為主，屬長(zhǎng)江流域?yàn)踅等砗由嫌沃Я鳎珔^(qū)內(nèi)沖溝水較發(fā)育，南東部陶家寨橋邊沖溝水由南向南東徑流，實(shí)測(cè)流量約668.87～6 579.52 L/s；北西部?jī)陕房凇⑽髂喜亢谔梁訅螞_溝水由北西向東或西南向東徑流，流量小于200 L/s，其流量受大氣降水影響較大，最終匯入三岔河。三岔河河床為當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面，標(biāo)高約為+1 150 m。區(qū)內(nèi)大部分煤礦床標(biāo)高均在當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下。根據(jù)水文地質(zhì)調(diào)查和勘探成果，結(jié)合巖性組合和地下水埋藏條件，煤礦范圍內(nèi)地下水類型及含水巖組水位地質(zhì)特征見(jiàn)表1。

2 礦井充水因素分析

2.1 充水水源

(1) 大氣降水：大氣降水為區(qū)內(nèi)主要充水水源，礦區(qū)屬補(bǔ)給徑流區(qū)。大氣降水往往成為礦井充水的主要水源，其充水程度與降水量大小、降水的性質(zhì)有密切的關(guān)系，為礦床間接充水水源。

(2) 地表水：區(qū)內(nèi)地表水體不發(fā)育，且溪溝水較發(fā)育，隨著降雨季節(jié)暴漲暴落，其動(dòng)態(tài)變化極大，在淺部開(kāi)采條件下可溝通地裂和塌陷裂隙滲入礦井而成為充水水源，對(duì)煤層的開(kāi)采構(gòu)成威脅。為礦床間接充水水源。

(3) 地下水：永寧鎮(zhèn)組一段巖溶裂隙發(fā)育，含水較豐富，不均勻性明顯，有多層隔水層相隔，對(duì)礦井充水沒(méi)影響；飛仙關(guān)組四段、二段巖溶中等含水層之間有較厚二層和一層隔水層，在自然條件下，與含煤地層水力聯(lián)系較弱，為礦床間接充水水源。

長(zhǎng)興組弱裂隙水：直接覆蓋于龍?zhí)督M之上，富水性、導(dǎo)水性弱，由于煤層開(kāi)采時(shí)長(zhǎng)興組基巖裂隙水可通過(guò)冒裂帶進(jìn)入礦井，將來(lái)成為礦井直接充水水源。

龍?zhí)督M弱裂隙水：該地層為風(fēng)化裂隙水、構(gòu)造裂隙水，屬含水性弱，但該地層厚度大，具承壓性，不容忽視，該組為礦井直接充水水源。

茅口組巖溶裂隙、管道水：茅口組古巖溶發(fā)育程度高，與玄武巖組接觸侵蝕面起伏變化較大，凹凸不平。礦井下煤組32號(hào)煤層底板與玄武巖組層間距厚42.58～92.78 m，平均厚61.37 m，正常情況下極限安全底板的厚度大于33 m，斷層破碎帶上為74 m以上，南東部受F16斷層影響煤系地層抬升，其斷層落差450 m，切割至茅口組巖溶含水層，水頭壓力約達(dá)到4.5 MPa，而破碎帶承受的水頭壓力為0.74 Mpa，在局部受構(gòu)造影響及切割部位，尤其是下部可采煤層因構(gòu)造破碎等原因出現(xiàn)與煤系地層或下煤組煤層直接對(duì)口接觸時(shí)，要預(yù)防局部出現(xiàn)底部突水威脅。

(4)滑坡體孔隙水：滑坡體富水性弱，導(dǎo)水性、透水性強(qiáng)，與煤層之間無(wú)隔水層阻隔，在其附近下部采礦活動(dòng)時(shí)滑坡體孔隙水為礦床淺部直接充水水源。

(5)老窯積水：礦區(qū)含煤地帶淺部大多有老窯分布，這些老窯及小煤礦廢棄的巷道或采掘面，積有規(guī)模不等的老窯水，危害極大，成為礦井淺部直接充水水源，經(jīng)預(yù)算老窯和小煤礦的采空區(qū)積水量約為180 000 m3。

表1 煤礦地下水類型及含水巖組水文地質(zhì)特征表

2.2 充水途徑

(1)采礦裂隙：未來(lái)煤礦的開(kāi)采過(guò)程中，由于開(kāi)采形成的采空區(qū)，勢(shì)必將引起其上方產(chǎn)生冒落裂隙和導(dǎo)水裂隙出現(xiàn)，底板產(chǎn)生裂隙或底鼓，這些裂隙就成了

溝通含水層或地表水與煤層的良好通道。

(2)斷裂帶：勘查區(qū)正斷層較發(fā)育，在礦床開(kāi)采中，人工作業(yè)出現(xiàn)大量裂隙，破壞了地下水的自然流場(chǎng)，地表水地下水就有可能沿?cái)嗔褞в咳氲V井。尤其是斷層密集帶，更應(yīng)引起重視。

(3)封閉不良鉆孔：未封閉或封孔質(zhì)量不良的鉆孔可能存在，它們可成為溝通煤層頂板地下水和地表水的通道。

3 結(jié)語(yǔ)

在充分收集黑塘煤礦地質(zhì)勘查資料及調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)煤礦的水文地質(zhì)條件進(jìn)行研究，對(duì)煤礦在開(kāi)采時(shí)井下充水因素進(jìn)行了分析。礦井的充水水源主要為龍?zhí)督M、長(zhǎng)興組地層的裂隙水、老窯積水、滑坡孔隙水等。這些水源的補(bǔ)給主要是大氣降水。另在廢棄老窯和斷裂構(gòu)造分布地段，礦區(qū)井下可能產(chǎn)生突水，因此，在煤礦建設(shè)和生產(chǎn)中，在可能產(chǎn)生突水地段，必須要采取相應(yīng)的礦井防治水措施，防止突水事故的發(fā)生。

[1]劉從義，等.貴州省六盤(pán)水市黑塘礦區(qū)黑塘井田煤炭勘探地質(zhì)[R].2012.

[2]房佩賢，衛(wèi)中鼎，等.專門(mén)水文地質(zhì)學(xué)(M)北京：地質(zhì)出出版社.1987.