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摘要：文章在以往地質(zhì)、水文地質(zhì)勘探成果資料基礎(chǔ)上，從礦井水文地質(zhì)條件和井巷充水特征出發(fā)，對受采掘破壞或影響的含水層、礦井及其周邊老空水分布狀況、礦井涌水量、突水量、煤層開采受水害威脅程度以及防治工作難易程度逐條進(jìn)行分析，將東周窯礦井水文地質(zhì)類型劃分為中等型。

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)；防治水；煤礦

1概況

東周窯井田位于大同煤田西部，面積119.1288km。區(qū)內(nèi)主要含煤地層侏羅系、二疊系、石炭系，其中本礦開采二疊系山西組及石炭系太原組煤層，目前主要開采山4號和5號煤層。礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜程度中等。本區(qū)為屬晉西北低山丘陵區(qū)，為黃土丘陵地貌，地形起伏不大，沖溝發(fā)育。井田內(nèi)多被第四系黃土覆蓋，沖溝中可見零星的白堊系和侏羅系地層出露，十里河流經(jīng)井田北部。

2礦井水文地質(zhì)條件

井田主要含水層自下而上依次為寒武—奧陶系巖溶裂隙含水層、石炭—二疊系砂巖裂隙含水層、第四系松散層含水層。井田內(nèi)較穩(wěn)定的隔水層主要為第三系紅粘土隔水層、層間泥巖隔水層和二疊、石炭系煤層頂?shù)装甯羲畬印⑹肯当鞠M鐵鋁質(zhì)泥巖。

3礦井充水因素分析

3.1充水水源

山4號及5號煤層開采的直接充水水源為其頂板砂巖裂隙[1]水，間接充水水源為大氣降水、地表水、侏羅系采空區(qū)積水和底板的寒武、奧陶系巖溶水。

3.2充水通道

1）斷層和陷落柱破碎帶

區(qū)內(nèi)構(gòu)造較發(fā)育，已查明落差大于10m的斷層25條，其中F1斷層落差最大（80m），尚有16個(gè)陷落柱，在生產(chǎn)過程[2]還揭露了許多小斷層，這些構(gòu)造對煤層開采的威脅較大。

2）封閉不良的鉆孔

井田內(nèi)施工的鉆孔較多，年代較長，封孔質(zhì)量難以保障。這是人為造成的充水途徑，這類鉆孔起溝通煤層上、下含水層和地表水的作用，采動過程中一旦被揭露，將會發(fā)生突水事故。

3）導(dǎo)水裂隙帶

本礦導(dǎo)水裂隙帶高度采用《煤田水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)勘查評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB12719-91）附錄F中的公式予以計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，山4號煤層與侏羅系13號煤層間的距離為203.60-352.45m，在局部區(qū)域兩者較接近，局部區(qū)域在開采山4號煤層時(shí)，可能會導(dǎo)通上覆侏羅系采空區(qū)。5號煤層與侏羅系13號煤層間距為219.56-370.62m，均大于5號煤層開采導(dǎo)水裂隙帶高度（計(jì)算值），開采5號煤層時(shí)產(chǎn)生的導(dǎo)水裂隙帶會導(dǎo)通二疊系山西組和部分侏羅系砂巖裂隙含水層，理論上不會導(dǎo)通上覆侏羅系采空區(qū)積水。

3.3充水強(qiáng)度

1）大氣降水和地表水對礦井充水強(qiáng)度分析

本區(qū)為典型的大陸性干旱型氣候，年降水量少，且集中在7-9月。井田內(nèi)地表逕流很不發(fā)育，屬季節(jié)性河流，僅在大雨或暴雨后有洪水瀉流，排出區(qū)外，對區(qū)內(nèi)地下水補(bǔ)給是有限的。二疊—石炭系煤層埋藏深，大氣降水和地表水對煤層開采影響較小。

2）侏羅系采空區(qū)積水對礦井充水強(qiáng)度分析

如前述，山4號煤層和5號煤層開采的導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度計(jì)算值均小于其與上覆侏羅系煤層的間距，但局部地段在上覆煤層開采的底板擾動破壞及構(gòu)造導(dǎo)通的情況下，可能會導(dǎo)通上覆侏羅系采空區(qū)，上覆采空區(qū)積水將會進(jìn)入礦[3]井，對礦井安全構(gòu)成威脅。

3）煤層底板砂巖裂隙水對礦井充水強(qiáng)度分析

井田內(nèi)山4、5號煤層可采煤層埋藏較深，上覆有較多的含礫粗砂巖、砂礫巖含水層賦存，含水層空間分部不連續(xù)，呈大的透鏡體產(chǎn)出，富水性弱，地下水補(bǔ)給條件差。故在煤層開采時(shí)，其頂板水已正常的疏放為主，對礦井開采影響不大。

4）寒武、奧陶系巖溶水對礦井充水強(qiáng)度分析

依照《煤礦防治水細(xì)則》附錄五突水系數(shù)計(jì)算公式根據(jù)計(jì)算結(jié)果，山4號煤層突水系數(shù)最大值為0.0257MPa/m，綜合評價(jià)山4號煤層構(gòu)造帶為危險(xiǎn)區(qū)，其它地區(qū)均為安全區(qū)。5號煤層突水系數(shù)為0.011-0.0365MPa/m，綜合評價(jià)5號煤層構(gòu)造帶為危險(xiǎn)區(qū)，其它地區(qū)均為安全區(qū)。

4礦井水文地質(zhì)類型劃分

4.1受采掘破壞或影響的含水層及水體

受山4號煤層采掘破壞或影響的含水層是其直接充水含水層山西組砂巖裂隙含水層，該含水層補(bǔ)給條件較差，補(bǔ)給水源較少；受5號煤層采掘破壞或影響的含水層是其直接充水含水層太原組砂巖裂隙含水層，富水性弱，補(bǔ)給條件較差，補(bǔ)給水源較少。區(qū)內(nèi)石炭—二疊系含煤地層單位涌水量為0.0017-0.0046L/s.m。受采掘破壞或影響的含水層及水體為簡單類別。

4.2井田及周邊地區(qū)老窯水分布狀況

根據(jù)對井田未來三年采掘范圍涉及的上覆侏羅系煤礦的采空區(qū)積水情況調(diào)查結(jié)果，山4號煤層上覆采空區(qū)積水面積23約0.09km，積水量約42985m。5號煤層上覆采空區(qū)積水面23積約26km，積水量約1.24萬m。采空區(qū)積水位置、范圍及積水量清楚，為中等類別。

4.3礦井涌水量

本礦2015—2018年開采山4和5號煤，對近三年礦井涌水量進(jìn)行了監(jiān)測記錄，2019—2021年本礦仍計(jì)劃采掘山4號和5號煤，本次涌水量預(yù)測采用富水系數(shù)比擬法計(jì)算。通過分析本礦的收集資料，2016—2018年平均富水系數(shù)為3Kp=0.30（m/t），最大涌水量與平均涌水量的比值平均為1.0494。2019年預(yù)計(jì)年產(chǎn)量827萬噸，2020年預(yù)計(jì)年產(chǎn)量881萬噸，2021年預(yù)計(jì)年產(chǎn)量909萬噸?，F(xiàn)采用比擬法預(yù)算礦井涌水量：礦井涌水量取2019—2021年涌水量的最大值，則本礦井32019—2021年正常涌水量為：Q正常＝311.30m/h，最大涌3水量為：Q最大＝326.68m/h。

4.4突水量

同發(fā)東周窯煤礦目前山4和5號煤層均為發(fā)生過突水，為簡單類別。

4.5煤層開采受水害影響程度

山4、5號煤層頂板含水層富水性弱，對煤層開采影響較小，為中等類別。

4.6防治水工作難易程度

礦井涌水主要受煤層頂板直接充水含水層和構(gòu)造的影[4]響，因此防治工作的重點(diǎn)是對頂板水的疏排和對構(gòu)造的超前探測，通過超前探測，做好頂板水的疏排，一旦揭露構(gòu)造（斷層、陷落柱）發(fā)生突水，應(yīng)采取物探等技術(shù)手段確定突水機(jī)理，確保安全回采。同時(shí)應(yīng)根據(jù)上覆侏羅系礦井的生產(chǎn)情況，做好上覆采空區(qū)及采空區(qū)積水情況的調(diào)查工作?？傮w而言，開采山4、5號煤層的防治水工作易于進(jìn)行，為中等類別。綜上，將本礦井的礦井水文地質(zhì)類型劃分為中等型。礦井水文地質(zhì)類型劃分結(jié)果。

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作者：左乾坤  單位：山西省地質(zhì)勘查局217地質(zhì)隊(duì)