龙东煤矿东二采区7煤层水害类型及其威胁

黄 凯，吴基文，窦仲四

(安徽理工大学地球与环境学院， 安徽淮南232001)

龙东煤矿东二采区7煤层水害类型及其威胁

黄 凯，吴基文，窦仲四

(安徽理工大学地球与环境学院， 安徽淮南232001)

在综合龙东煤矿的地质和水文地质条件的基础上，对东二采区顶、底板岩层含水层及隔水层进行了分析，判断采区的主要水害问题，及其对7煤开采的影响程度，研究了顶底板砂岩和泥岩对煤层隔水性和突水性影响，探讨7煤防治水工作难易程度，最后对龙东煤矿东二采区7煤所采取的防治措施进行了简要说明。

含水层； 隔水层； 水害类型； 水害防治

我国煤矿分布范围广，水文地质条件复杂，开采历史悠久，受水害威胁严重[1]。水害严重制约我国煤炭工业的发展。水害不仅造成人员伤亡和财产损失，导致多种环境问题，而且还威胁着大量煤炭资源使其不能开采。全国煤矿遭受水害威胁的储量高达250多亿t，主要分布在约占全国产量 70 %的华北、华东、华南等地区，预计每年影响产量4 000万～5 000万t，必须引起高度重视[2-3]。在过去几十年中，许多生产、科研单位围绕着如何减少水害发生次数、避免灾害性水害事故，降低矿井涌水量和水害压煤量，做了大量的工作，取得了突出的成绩，大大提高了我国煤矿水害防治的理论水平和实际能力，为我国煤炭工业的发展做出了巨大贡献[4]。

龙东煤矿的井田地貌属黄淮冲积平原，为第四系地层覆盖地区，地势较平坦，地表广泛分布古黄河泛滥的砂质粘土，地形西高东低，地面高程大部分在33.10～36.80 m之间[5]。由于矿井开采，井田内形成多处塌陷积水区。龙东煤矿东二采区位于井田最东部，以孙氏店及其派生断层与东一采区相邻[6]。

1 含水层和隔水层

本区的含水层有三大体系：第四系孔隙含水层体系、第四系之下奥灰之上薄层裂隙——溶隙含水层体系和奥灰岩溶含水层体系。而本区的隔水层：有第四系粘土隔水层(组)、煤顶板隔水岩段、煤底板隔水岩段如图1所示。

2 东二采区涌水量预计

由于本采区水文地质资料较少，如果采用“大井法”等公式进行涌水量预计，参加运算参数多为矿井初期含水层原始参数，这样预计出的涌水量和实际相差较大，对指导采区设计极为不利，为尽可能的确保预计水量和实际相符合，分析认为采用比例法进行较为合理。即：采用中央和东一采区的正常涌水量和7煤开采时的最大涌水量和开采深度进行对比。

图1 东二采区含水层和隔水层分布图

式中：Qc1是东二采区预计正常涌水量;Qc2是东二采区预计最大涌水量;H1是突水点处的开采标高;H2为东二采区具有突水危险处的开采标高；Qs1、Qs2分别是7煤开采时正涌水量5m3/h。

Qc1=Qs1*H2/H1=5*(-700)/(-300)≈12m3/h

Qc2=Qs2*H2/H1=48*(-700)/(-300)=112m3/h

3 东二采区主要水害

3.1 7煤顶板砂岩水

7煤顶板砂岩裂隙含水层是该区开采7煤时的直接充水含水层，对采区内工作面的采掘有一定影响。其岩性特征以灰白色中细砂岩及粗砂岩为主，属于孔隙——裂隙承压含水层，其富水性受地质构造的控制，而东二采区7煤层埋藏度达-700m左右，且由于构造的作用，具有接受下伏高压灰岩水的补给。因此在生产中，该含水层局部具有突水的可能。7煤底板砂含水层以细砂或中砂为主，在区内发育均一，属于富水性较弱的含水层，对采区内巷道开拓有一定影响，但由于该含水层水位标高和顶板砂岩含水层一致，因此也具有突水的可能。

3.2 太灰含水层

威胁本区安全生产的太原组薄层灰岩含水层，主要有太原组L4、L10、L12灰含水层。L4灰含水层呈深灰色，厚层状、致密、坚硬，岩溶裂隙发育不均一，属于富水性中等的含水层。是东二采区7煤层巷道开拓、开采时的主要间接充水含水层之一。太原组L10、L12灰含水层由于断层构造的作用，使其和7煤层之间距离接近或局部发生对接，也将成为东二采区7煤层开采时的间接充水含水层，应防止突水事故发生。

3.3 奥灰含水层

奥陶系灰岩含水层厚度大，地下水贮存丰富，为区域性强含水层，并能获得区域性径流的补给。从历年的水文地质资料分析，该含水层是上覆含水层(组)水的补给主要水源之一。是东二采区生产时主要间接充水含水层。由于该区最大开采深度达-700m左右。因此 在生产时应以积极防范奥灰水的突出。

3.4 断层水

东二采区现已探明的断层均为正断层，因此影响范围大，所形成的次生裂隙属于张性裂隙，具有(富)导水的特征。因此在东二采区生产施工中，预防断层水的突出是很有必要的。

3.5 封闭不良钻孔水

本区共有钻孔27个，其中区外有8个封孔不合格或未封钻孔。这些钻孔长期起着串通上下含水层之间水力联系的作用，从而使其区内水文地质条件复杂化，造成局部具有突水的可能。

4 对东二采区所采取的防治措施

煤矿水害防治是一项复杂的系统工程，也是同自然灾害做斗争的科学实践，需要采取综合防治措施，从各个层面来预防及治理水害问题。

对东二采区矿井水的预防和防治，仍然坚持 “以防为主，防治结合”的方针，对存在的水患，坚持“有疑必探、先探后掘，长探短掘”的原则。及时建立健全采区内的防排水制度，完善排水系统。对水害处理时，将根据本采区的实际情况，结合中央采区处理井下水的经验，制定不同水害的防治水方案。如对高压含水层的处理，将采用远距离超前施工探放水钻孔，进行有目的疏放含水层水，对采区内顶板砂岩水，将在工作面进入之前和形成之后分期进行专门疏放水确认安全后再进行回采。断层水的防治，不但在生产中设制警戒线、探水线，同时坚持按规程要求留设足够的防水煤柱。由于本区有9个封孔不合格或未封钻孔，将根据对生产影响的前后，在地面提前对其分批进行重封，确保生产的安全。对老空区水的处理，准备根据有利的积水构造，准确的进行有效的放水，从而达到治理老空区的目的。

5 结论

7煤顶板砂岩裂隙含水层是该区开采7煤时的直接充水含水层，对采区内工作面的采掘有一定影响。7煤底板砂含水层以细砂或中砂为主，厚度为2.69～38.35m，平均厚度22.11m。在区内发育均一，q=0.009 35～0.067 8l/s·m，属于富水性较弱的含水层，对采区内巷道开拓有一定影响，但由于该含水层水位标高和顶板砂岩含水层一致，因此也具有突水的可能。东二采区范围太原组L4灰含水层富水性仍较好，是东二采区7煤层巷道开拓、开采时的主要间接充水含水层之一。而太原组L10、L12灰含水层由于断层构造的作用，使其和7煤层之间距离接近或局部发生对接，也将成为东二采区7煤层开采时的间接充水含水层，L10灰含水层厚0.72～2.8m,左右，平均厚2.10m，稳定，为深灰色，微带棕褐色，其富水性相对较弱，中央采区未有巷道揭露，地面施工的钻孔未有做专门水文地测试。仅在1992年西大巷井下施工钻孔中揭露该层位，其出水量大于8m3/h，因此在该区施工中巷道靠近或穿过该层时，应防止突水事故发生。因此，7煤顶板砂岩裂隙含水层,7煤底板砂含水层,及太原组L4灰,L10灰含水层能影响7号煤层开采。所以为了防止事故发生，应对上述含水层采区一定方案，防治水害的发生。

[1] 胡永达.杨庄煤矿水害危险性评价及防范对策研究[D].合肥：合肥工业大学,2009.

[2] 那光磊,吕振绘,任申.浅析我国煤矿水害[J].能源技术与管理,2011(3):108-109，135.

[3] 虎维岳,王广才.煤矿水害防治技术的现状及发展趋势[J].煤田地质与勘探,1997(S1):17-23.

[4] 张宁.浅谈煤矿水害防治技术的现状及发展趋势[J].低碳世界,2014(6).

[5] 任丽艳.大屯矿区岩移参数规律研究[D].山东科技大学,2009.

[6] 白智勇.龙东煤矿东二采区开采可行性分析[J].城市建设理论研究(电子版),2015(32).

2017-02-08

黄凯(1964-)，男，安徽舒城人，在读研究生，主要研究方向为煤矿工程地质，电话：13155490618。

TD745

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1671-4733(2017)02-0003-02