郭庄井防治水研究

摘要：本文依照现有资料系统分析了郭庄井的水文情况，得出了含水层特征和矿井的突水规律，针对性地提出了防治水措施，为矿井防治水工作提供了支持。

关键词：煤矿 水害 防治水

1 区域概况

郭庄井位于河南省汝州市西南部，东北距汝州市32km，北距洛阳市87km，南距平顶山市80km。井田为低山丘陵区，基岩部分裸露，因风化作用成碎块状，角砾状，局部则为新生界松散沉积覆盖，全区地形西南高，北东低，最高点标高456.70m，冲沟发育。本区属淮河流域，汝河水系，地表径流良好。

2 主要含水层特征

按照含水层的岩性特征、孔隙性质、地下水的赋存条件等将区内地下水划分为：松散岩类孔隙水、碎屑岩类砂岩裂隙水，碳酸盐类岩溶裂隙水三种基本类型。相应于地下水的类型，把区内出露发育的含水层归并为三大含水层。

2.1 松散岩类孔隙含水层

本地区处丘陵地带，松散沉积物仅在坡前及洼地发育。厚度与面积较小，一般为226～64.74m，以风成和水流冲积形成的物质为主。孔隙性差，被粘土、亚粘土、砂土充填。受含水层厚度限制，充水能力差，常常沿冲沟、洼地或与下伏基岩接触面以下降泉形式出现，泉水量微小，一般小于1l/s，季度变化明显，对矿井开采影响极小。

井田北部及西部，由于断层影响，基岩大幅度沉陷， 松散沉积物明显增厚，钻孔揭露最大厚度达201.85m，主要由亚黏土、黏土、砾石和沙土组成。受大气降水、山涧溪流及地表河流下渗补给，水源丰富，含水量的储水、富水能力较强。局部地段与上部煤层对接，地下水有可能补给煤层顶板砂岩含水层，对煤层开采有一定的影响。

2.2 碎屑岩类砂岩裂隙含水层

主要为二2、四2、五2煤层顶板砂岩。据钻孔揭露，顶板大都为厚层状泥岩、砂质泥岩，仅有几孔穿见有细砂岩，厚度小，分布不均，裂隙不发育、含水性差。简易水文观测无一漏水。在断层的影响部位，砂岩裂隙比较发育，多层砂岩含水层沟通。相对厚度加大，使其成为煤层顶板进水主要补给源。

2.3 碳酸盐类岩溶裂隙含水层

碳酸盐类含水层是二1煤底板充水的主要含水层。地下水主要来源于此层，故研究其水文地质特征、富水性、岩溶发育的规律对煤层开采的影响程度是比较重要的。二1煤底板可以划分为三个含水层：

①太原组上段灰岩含水层。该含水层是一4煤的直接顶板，岩性为燧石灰岩、灰岩，结构致密。细微状，裂隙发育，被方解石脉充填。全区有5个钻孔揭露此层，厚度为2.65～8.41m，平均为5.92m。简易水文观测无一漏水。邻区赵庄井田9号钻孔，太原组含水层单位涌水量0.043l/s.m，渗透系数0.0062m/d。上段灰岩含水层，岩溶裂隙不发育，含水性差，储水能力小，对煤层开采影响不大。

②太原组下段灰岩含水层。为一4煤底板，二1煤层间接充水含水层，由L1、L2、L3、三层灰岩组成，其中L2及L3较发育，由厚层状纯灰岩组成，其裂隙发育程度、富水性大小均优于上段灰岩。钻孔揭露该段灰岩大部分断失，仅有三孔可见。平均厚度3.78m，局部地段与下部寒武系灰岩相勾通。受断层影响岩溶比较发育，地下水相对富集，北部赵庄井田A2孔C32含水层抽水实验，单位涌水量0.173l/s·m，渗透系数2.99m/d。地下水渗透能力较强，考虑到岩溶含水层不均一性和底部铝土泥岩隔水层厚度不大的特点，局部地段，太原组下段灰岩与寒武系地下水之间仍然可能产生水利联系，构成矿井的充水威胁，在生产中应予与注意。

③寒武系白云质灰岩含水层。由白云质灰岩、白云岩和灰岩组成，分布面积广，厚度大。井田内最大揭露厚度为47.21m。简易水文观测消耗量0～8.5m3/h（井田内两孔：509孔为2.88m3/h，623孔为8.5m3/h）黄11孔F40与灰岩混合抽水，单位涌水量为0.0024l/s·m，渗透系数0.0129m/d。509孔抽水，水位降至98.80m，延续30分钟后，出水仅1.80升，近于枯状态。临庄赵庄井田1号孔抽水，单位涌水量为0.0295l/s·m，渗透系数0.1989m/d。在此层中开拓巷道50m，未见出水点，岩层周围干燥。

寒武系灰岩具各向异性，富水性的差异受岩性特征、构造条件、地下水补给径流、排泄条件等因素控制。在一般条件下，大部分灰岩盐溶不发育，呈干枯状态，而在露头补给区，与其它地层不同岩性的接触带，地下水径流区，断裂构造附近岩溶比较发育，有可能含丰富的地下水。在井田南北两侧及西北部由于F36、F40、F54正断层的影响，两侧灰岩水有可能成为主要充水水源。

3 防治水措施

为防止断层导水，需留有足够的防水煤柱；对于碎屑岩类砂岩裂隙水采用掘进工作面超前预注浆封堵，回采工作面在地面建立注浆站进行工作面底板改造。巷道过断层时，要采取探放水措施，先探后掘。探清楚其范围及水力联系，并留有足够的安全煤柱。一旦发现断层或陷落柱有导入灰岩水情况时，矿井必须视为水患矿井，并采取相应的措施。严格执行“立足采面、物探先行，以堵为主，疏堵结合，分类治理，综合防治”方针。

参考文献：

[1]邓寅生，王焕忠，文广超，等.煤矿水害防治信息化[M].北京：煤炭工业出版社，2011.

[2]李学伟，许江涛.平煤宁庄井防治水研究[J].科技信息，2014（11）.

[3]许江涛，林劉军.基于SuperMap的煤矿水害防治辅助决策系统[J].山西建筑，2013（21）.

作者简介：

许江涛（1984-），男，硕士，助教，主要从事地质与测量的教学与科研工作。