湖南省冷水江市一平硐煤矿水文地质特征研究

2016-10-201湖南省煤炭地质勘查院湖南长沙4100142湖南省煤田地质局第二勘探队湖南株洲412003

地球 2016年10期

（1湖南省煤炭地质勘查院湖南长沙410014；2湖南省煤田地质局第二勘探队湖南株洲412003）

本文以冷水江矿区一平硐煤矿为研究对象，在充分收集以往报告及生产井实测资料的基础上，对本区水文地质特征进行分析研究，并采用比拟法对矿井未来涌水量进行了计算，为下一步指导煤矿建设和生产、预防透水事故提供参考依据。

一平硐煤矿水文地质分析涌水量预测

1 概况

一平硐煤矿是湖南省煤业集团支柱煤矿之一，行政区域隶属冷水江市岩口镇，位于金竹山矿区的西南部一井田。区内第四系覆盖较广泛，地表径流条件较好。区内水系不发育，仅有良溪沿途切割壶天群与梓门桥灰岩，在界牌流出本区于涟源汇入涟水，地面山塘水库较多，但贮水量较小，对煤矿开采无大的影响。

2 地层构造

矿井范围内出露地层为第四系、中上石炭统壶天群，下石炭统梓门桥组，测水组，石磴子组。一平硐煤矿位于“桥头河向斜”西南端的收敛部位，井田构造形态为一不对称向斜，轴向约45°，岩层倾角较缓。断层多发育在矿井外围，仅少量断层延伸至矿井内,且断层充填较好，导水性差。

3 矿区水文地质

3.1 含水层

（1）第四系孔隙含水层(Q)：分布于溪沟两岸和坡麓地带，砂岩、灰岩、砾石等碎块及亚砂土。厚0～18m，平均6m。砂砾石中含弱孔隙潜水。

（2）壶天群岩溶裂隙水含水层：上部为灰白色微红色巨厚层状灰岩及硅质灰岩。底部为浅灰色或微红色砂砾状灰岩。本组厚240m。地表岩溶较发育，表现为溶沟、溶槽、石芽等，出露泉水流量2.473～100.9L/s，经钻探揭露一般垂深300m以上岩溶发育，富含溶洞裂隙水。300m以下富水性逐渐减弱。单位涌水量0.066～0.149 L/s·m。

（3）梓门桥岩溶裂隙水含水层：上部为中厚～厚层状石灰岩，厚约50m；中部为泥质灰岩夹泥灰岩，厚约50m；下部为泥灰岩夹钙质泥岩厚35.0m。地表广泛出露多，岩溶较发育，出露泉水流量为0.24～11.349L/S，单位涌水量为0.0006～0.155L/s·m。为富水性强的岩溶裂隙含水层。

（4）测水组砂岩裂隙水含水组：本含水组为一套碎屑岩地层，由砂岩、砂砾岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩和煤层等组成。砂岩、砂砾岩或细砂岩含弱裂隙水，厚约34.88m。据勘探报告，该含水层水头高达5.8～37.03m。单位涌水量为0.001～0.0294L/s·m，渗透系数为0.0163m/d，为矿坑水的直接充水含水层。

（5）石磴子组岩溶裂隙水含水层：为深灰色中厚层状石灰岩、泥质石灰岩和钙质泥岩，顶部为厚层状钙质泥岩，厚约86m。分布-300m标高以下含煤地层的底部，岩溶、裂隙一般不发育，富水性微弱。但在断层带附近存在脉状岩溶裂隙水,据勘探报告，单位流量0.0285L/s·m，为富水性中等的岩溶裂隙含水层。

3.2 隔水层

（1）Ⅰ号隔水层组：梓门桥组底部的泥质灰岩至测水组上段第二层砂岩顶界为止，其岩性为钙质泥岩、泥灰岩、泥岩、粉砂岩等组成，一般厚约70m，层位稳定，隔水性好，为煤系上覆之良好隔水层，能有效阻隔石炭系强岩溶水向矿坑充水。

（2）Ⅱ号隔水层组：由测水组下段砂质泥岩、细砂岩与石磴子组顶部的钙质泥岩组成隔水层组，厚约32m。遇水膨胀，具良好的阻水性能，能有效阻隔其下伏石磴子组岩溶裂隙水向矿坑充水。

图1 一平硐煤矿水文地质剖面

3.3 老窑水文地质特征

由于本区煤炭开发历史悠久，浅部老窑星罗棋布，开采深度约50m，开采2、3、4、5煤层，均含有不同程度的积水。在浅部+50m水平以上的生产小煤矿，有一部分井口层位在梓门桥灰岩之中，成为沟通地表水与梓门桥灰岩水的主要导水通道，对矿坑充水有着重要的影响。

3.4 地下水的补给，迳流和排泄条件

本区地表多为石炭系壶天群灰岩及梓门桥组灰岩所覆盖，地表岩溶发育，为地下水的良好补给区。区内降水充沛，但雨后地表迳流很少，大都渗入地下岩溶裂隙中，并很快以泉或溪流的形式在沟底或溪边出露，排入仙神山水库水库及小溪、水塘中。

3.5 矿井充水因素分析

矿井范围为丘陵地貌，矿井水主要补给来源为大气降水，由于煤系地层上、下部均有隔水层，矿坑直接充水含水层仅为测水组砂岩裂隙水；该矿周边生产井较多，开采煤层比该矿浅，周边矿井采空区积水多沿采空变形裂缝渗入矿内，使该井涌水量较大。据调查，矿山已开采到-70m水平，矿井最大涌水量为320m3/h，正常涌水量为850m3/h。因此，该矿井充水因素为测水组砂岩裂隙水及老窑水。

3.6 矿井涌水量预算

根据本区的水文地质条件及矿坑充水因素分析，未来矿坑水因素为测水组砂岩裂隙水及老窑水。矿山未来开采到-180m，用比拟法预测矿井涌水量。

计算公式：

参数取值：Q1——-70m水平矿井目前涌水量，一般为320m3/h，最大为850m3/h。Q2——-180m水平矿井未来涌水量；F1——5煤层已采空区面积为105千m2；F2——5煤层未来采空区总面积为239千m2；S1——矿井已开拓水平（-70m）水位降深，砂岩平均水位为227m，水位降深取值为297m；S2——矿井未来开拓水平（-180m）水位降深，取值为407m。

通过计算得出矿井未来开采至-180m水平后，一般涌水量为563m3/h，最大涌水量为1093m3/h。