山西介休鑫峪沟左则沟煤业有限公司水文地质类型分析

2011-01-31孟春燕

科学之友 2011年11期

孟春燕

（山西省煤炭地质公司，山西太原 030045）

1 概况

山西介休鑫峪沟左则沟煤业有限公司位于介休市东南约13km的连福镇下西樊村，2009年11月25日颁发的采矿许可证，证号为 C1400002009111220044794，井田面积为 8.8284km2，开采 2，3，5，9，10，11号煤层。井田西侧有南同蒲铁路、大运高速公路及208国道，井田—208国道约13km；距南同蒲铁路的义棠火车站运距约14 km。井田地处太岳山北端西侧，晋中盆地南部边缘，地势总体上为南西高北东低，井田属黄河流域汾河水系，井田内无大的河流，发育的沟谷均为季节性沟谷。本井田属半干旱暖温带大陆性气候。

2 井田地质

本井田位于沁水煤田沁源国家煤炭规划矿区的西北部，介（休）—平（遥）普查勘探区中部，井田内赋存的地层由老至新有：奥陶系中统峰峰组；石炭系中统本溪组、上统太原组；二叠系下统山西组、下石盒子组；二叠系上统上石盒子组、石千峰组；三叠系下统刘家沟组及第四系地层。井田内出露地层有二叠系下统山西组、下石盒子组；二叠系上统上石盒子组、石千峰组；三叠系下统刘家沟组及第四系地层。

含煤地层主要为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，主要可采煤层为山西组2、4、5号煤层，太原组9，10，11号煤层。本井田总体上为一向北西倾斜的单斜构造，地层走向北东、倾向北西，地层倾角受断层影响变化较大，一般为10°～18°，平均13°左右。井田内断层较发育，情况见表1。

表1 断层特征表

井田内未发现陷落柱等地质构造，没有岩浆岩的入侵，井田构造复杂程度属中等类型。

3 井田内含水层、隔水层

3.1 井田内含水层

3.1.1 奥陶系中统碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组

本组为煤系地层之基盘，岩性为中奥陶统海相厚层状石灰岩。根据2007年井田内施工的ZK2-1号水文孔资料，奥灰水水位标高为918.43 m，推测本井田内奥灰水水位标高为917～919 m。各可采煤层底板标高均低于奥灰水水位，经过计算，井田内2号煤层突水系数在0.02512～0.07856 MPa/m之间，西北部、东北部为突水危险区；4号煤层突水系数在0.03109～0.09421 MPa/m，西北部，东北部为突水危险区；5号煤层突水系数在0.02825～0.14613 MPa/m，西北部，东北部为突水危险区，东北部有一处突水最危险区；9号煤层突水系数在0.053663～0.152853 MPa/m，南部为可能突水区，中部为突水危险区，北部为突水最危险区；10号煤层突水系数在0.06020～0.19098 MPa/m，南部为可能突水区，中部为突水危险区，北部为突水最危险区；11号煤层突水系数在0.06534～0.37392 MPa/m，东南角为可能突水区，在中南部有一条突水危险区，大部分地区为突水最危险区。

3.1.2 太原组碎屑岩类碳酸盐岩类裂隙含水岩组

该组地层砂岩、砂质泥岩、泥岩及煤层外，有3层发育良好，易被水溶解的海相石灰岩，即L2、L3、L4石灰岩，属弱富水含水层。

3.1.3 山西组砂岩裂隙含水层

山西组底砂岩K7，一般为中、细粒砂岩，厚度稳定，以垂直裂隙为主，局部未充填，属弱富水含水层。

3.1.4 二叠系石盒子组砂岩裂隙含水层组

下石盒子组碎屑岩裂隙含水层，主要为中、细粒砂岩，以垂直裂隙为主，局部未充填，总体上属弱富水含水层。

3.1.5 新生界第四系冲积—洪积孔隙含水层组

本组地层广泛出露于井田内的梁、峁上，主要充水介质为底部的砂砾石层，主要接受降水补给，该含水层组富水性不均匀，在砂砾层厚度较大，且接受补给条件好的地段，可形成富水性较好的含水层。

3.2 井田内隔水层

3.2.1 二叠系碎屑岩类砂岩层内隔水层组

主要由泥岩、砂质泥岩及粉砂岩等组成，呈层状分布于各含水层之间，在无构造沟通的情况下，其构造裂隙不发育，且各含水层富水性弱，在垂向上使各含水层内一般无水力联系。

3.2.2 石炭系上统太原组上段隔水层

由K7砂岩至K4石灰岩间泥岩、砂质泥岩、粉砂岩等隔水层组，其隔水性能较好，在无构造沟通或遭受破坏的情况下，可成2，4，5号煤层底板的良好隔水层。

3.2.3 石炭系上统太原组11号煤层以下及中统本溪组隔水层

主要由泥岩、铝质泥岩、砂质泥岩等构成，厚约49 m，在无构造沟通的情况下，其裂隙不发育，是含煤地层与奥灰水之间重要的隔水层。

4 矿井水文地质类型划分

4.1 划分依据

按照国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局《煤矿防治水规定》（2009年），根据矿井受采掘破坏或者影响的含水层及水体、矿井及周边老空水分布状况、矿井涌水量或者突水量分布规律、矿井开采受水害影响程度以及防治水工作难易程度，矿井水文地质类型划分为简单、中等、复杂、极复杂等4种。各项分类依据为《煤矿防治水规定》内容。分类依据就高不就低的原则，确定矿井水文地质类型。

4.2 矿井水文地质类型划分

4.2.1 受采掘破坏或影响的含水层及水体

（1）2，4，5 号煤层。2，4，5 号煤层直接充水含水层以山西组上部砂岩和下石盒子组砂岩含水层为主，属砂岩裂隙含水层。井田内施工的水文孔（4-1，6-1号孔），对山西组进行了抽水试验，6-1号孔山西组及以上含水层的单位涌水量为0.0463～0.0599 L·s-1·m-1，6-1号孔山西组及以上含水层的单位涌水量为0.008～0.00952 L·s-1·m-1，属弱富水性含水层。

2，4，5号煤层导水裂隙带高度计算采用公式：H1i=20，进行计算，经计算2，4，5号煤层水裂隙带可达地表。

（2）9，10，11 号煤层。9，10，11 号煤层直接充水含水层以石灰岩为主，属岩溶裂隙含水层。本组含水层埋藏较深，又因其间有泥岩作为相对隔水层，不易接受上覆含水层越流和大气降水渗入，补给条件差。井田内施工的水文孔（4-1、6-1号孔），对太原进行了抽水试验，6-1号孔山西组及以上含水层的单位涌水量为0.00913～0.01053 L·s-1·m-1，6-1号孔山西组及以上含水层的单位涌水量为0.0637～0.07238 L·s-1·m-1，属弱富水性含水层。

9，10，11号煤层导水裂隙带高度计算采用公式：H1i=30，进行计算，9号、10号、11号煤层导水裂隙带高度可延伸至5号，也可延伸至地表。

关于下伏奥灰岩溶水对矿井充水的影响：井田内奥灰水位标高在919 m左右。2，4，5号煤层绝大部分带压，仅井田南部极小部分不带压，9，10，11号可采煤层全井田均带压，所以井田内可采煤层奥灰水突水危险性大。

综上，2，4，5受采掘破坏或影响的含水层及水体属简单—中等，9，10，11号煤层采掘破坏或影响的含水层及水体属复杂。

4.2.2 矿井及周边老空水分布状况

根据井田南部东段物探勘查资料，井田内采空区位置及范围已基本查清，2号煤层有积水13.6万m3，4号煤层有积水4.06万m3，5号煤层有积水9.64万m3，9号煤层有积水7.77万m3，10号煤层有积水4.48万m3，11号煤层有积水14.46万m3，井田内共计有积水54.01万m3。

周边煤矿与本矿之间：洪山煤矿（已关闭）和东圪塔煤矿（已关闭）井田南部采空与本矿南部采空区相通，并存在积水，旺源煤业有限公司采空区积水已由开采巷道中排出，对本矿的影响不大。

综上，矿井及周边老空水分布状况属中等。

4.2.3 矿井涌水量

上组5号煤层，生产能力90万t/a，矿井正常涌水量为100m3/d，最大涌水量为120 m3/d。

相邻煤矿旺源煤业有限公司，现采2号煤层，生产能力90万t/a，矿井正常涌水量为280 m3/d，最大涌水量为330 m3/d。

9号煤层，生产能力90万t/a，矿井正常涌水量为330 m3/d，最大涌水量为450 m3/d。

根据《煤矿防治水规定》Q1＜180 m3/h，Q2＜300 m3/h，可确定本项矿井水文地质类型为简单。

4.2.4 突水量

该矿自开采以来从未发生过突水，本项矿井水文地质类型确定为简单。

4.2.5 开采受水害影响程度

井田内煤层开采受水害威胁的主要水源为采空区积水和奥灰水突水。井田相邻矿井及井田内采空区存在积水，对今后煤层的采掘工程存有一定的影响。不排除发生水害事故的可能性，要加强管理，严格执行《煤矿防治水规定》进行探放水。

井田内各可采煤层带压严重，并且井田内断层发育，奥灰水突水可能性高。确定本分项为2，4，5号煤层矿井水文地质类型为中等—复杂，9，10，11号煤层矿井水文地质类型为复杂。

4.2.6 防治水工作难易程度

井田上组煤主要水害威胁为采空区积水，下组煤主要水害威胁为采空区积水和奥灰水突水。井田相邻矿井及井田内采空区存在积水，对今后煤层的采掘工程存有一定的影响。开采上组煤主要是要对采空区积水进行探放，开采下组煤层时，除对采空区积水进行探放，由于带压严重且构造中等，防治奥灰水突水工作难度较高，可确定本项为矿井水文地质类型上组煤为中等，下组煤为复杂。