大平井田充水因素分析及水害防治策略

李磊

摘 要：为更好本文阐述了大平井田的水文地质特征，并着重分析了大平井田的充水因素，最后结合大平井田的充水因素，提出了相应的水害防治策略。

关键词：大平井田；充水因素；水害；防治策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.069

大平煤矿于1986年建成投产，矿井核定生产能力90万吨，主采二1煤层，立井单水平开采，面积约4.77平方公里。

1 水文地质特征

1.1 构造概况

大平井田位于新密煤田西南方向，嵩山背斜南翼。井田基本构造形态为轴向近东西、向东倾伏的大冶向斜，区内断裂构造较发育，多为逆断层。探明落差大于15m的断层有16条，生产过程中揭露小于10m的断层有100条，其中周山逆断层构成井田的南部边界，马沟逆断层构成井田东部边界。

1.2 含水层与隔水层

（1）含水层。1）第四系砂、砾石孔隙含水层。平均厚度18.37m，主要由流砂、砾（卵）石组成，呈未胶结或半固结，富含孔隙潜水，但水位、水量变化动态不稳。2）二1煤层顶板砂岩裂隙含水层。主要由大占砂岩和香炭砂巖构成，厚度0～32.87m，致密坚硬，裂隙较发育，多被方解石脉充填，生产中多以顶板滴、淋水形式向矿坑充水，目前已基本被疏干。3）太原组灰岩岩溶裂隙含水层。其中上段L7和L8灰岩厚度2～13.90m，致密坚硬，岩溶裂隙不发育，单位涌水量为0.0024～0.038L/s·m，富水性差，为二1煤层底板直接充水含水层；下段L1～L4灰岩厚度4.75～23.79 m，岩溶裂隙不发育，富水性弱。4）奥陶系中统O2 m灰岩岩溶裂隙含水层，揭露厚度为2.05～73.50m。钻孔抽水试验单位涌水量为0.0141～18.79 L/s·m，该含水层岩溶裂隙发育，补给径流好，富水性强，极不均一，在导水断层的作用下，成为煤层底板水间接补给水源。

（2）隔水层。1）本溪组隔水层。主要为深灰色铝质岩及铝质泥岩，层位稳定，分布广泛，可阻隔奥陶系灰岩水对上层的补给；2）太原组中段隔水层。主要为泥岩、砂质泥岩和细粒砂岩等。层位稳定，分布广泛，一般情况下，阻隔太原组上、下段灰岩含水层之间的水力联系；3）二1煤层底板隔水层。主要为砂质泥岩、砂岩等，层位稳定，全区分布，受二1煤层采动影响，无法阻隔太原组上段灰岩水进入矿井.

2 矿井边界及其水力性质

矿井位于新密复向斜西南端，属大平～超化～新郑水文地质亚单元的一部分。矿井南、北部以二1煤层露头为边界，北部及南部外围山区为石炭二叠系基岩出露区，为地下水补给边界；东部以马沟逆断层为边界，东南部以周山逆断层为边界，为地下水相对隔水边界；西部及东北部为人为边界，接受地下水的侧向补给。二1煤层上下各含水层之间均有稳定隔水层，水力联系较弱。对矿井安全生产威胁最大的水源是奥陶系岩溶含水层，该含水层出露面积大，补给条件好，是所有含水层中充水强度最大的含水层。

3 大平井田充水因素分析

3.1 充水水源

（1）顶板水。二1煤层顶板砂岩含水层主要为大占砂岩和香炭砂岩，钻孔单位涌水量为0.018 L/sm，渗透系数为0.001～0.06 m/d，该含水层单层厚度小，裂隙发育不良，富水程度弱，补给条件差，工作面回采落顶后，顶板砂岩裂隙水通过导水裂隙带充入矿井，目前该含水层水量已基本疏干。

（2）老空水。矿井周边生产及废弃小窑较多，其矿井水通过采空区多排入大平井田内，近些年矿井正常涌水量200 m3/h左右，其中对周边小窑水的疏排量达80 m3/h以上，所以矿井及周边小窑老空水成为大平煤矿充水的主要水源。特别是小窑老空水在大平矿采空区内的积聚，对大平矿安全生产造成较大水害隐患。

（3）底板水。二1煤层底板岩溶裂隙承压水包括太原组上段L7-8灰岩与下段L1-4灰岩岩溶裂隙承压水和O2m岩溶裂隙承压水，其中L7-8灰岩含水层岩溶裂隙发育程度弱，富水性不均一，为二1煤层底板直接充水含水层，经多年疏放，目前已疏干。太原组下段L1-4灰岩岩溶裂隙承压水和奥陶系灰岩岩溶裂隙承压水为二1煤层底板间接充水水源，钻孔单位涌水量为0.0141～18.79 L/sm，渗透系数0.0285～119.27m/d，该含水层岩溶裂隙发育，补给径流条件好，富水性强，但极不均一，是二1煤开采期间的底板间接充水含水层，充水强度较大。

3.2 充水通道

（1）断层导水通道。大平井田内存在周山、马沟、吴庄等落差在100m以上的大型断裂构造，自然状态这些断层具有一定阻水作用。根据探查和实际揭露，断层存在导富水性不均一状况，矿井水在疏干开采时，在地下水静水压力和矿压的作用下，使断层带的富水性不断加强，一旦巷道掘进、采煤揭露或接近断层，二1煤底板下部灰岩含水层将直接或通过断裂带向矿井充水或突水。

（2）采动裂缝。大平井田在开采的过程中，由于矿山和地下水压力的共同作用，使得井田采空区处的岩层遭到一定程度的破坏，并且产生岩层裂缝，这在另一方面又成为井田的导水通道，有利于井田中含水层淋水或者渗水的导出。

4 水害防治策略

4.1 老空水害超前探放策略

做好周边小窑采掘活动与积水情况调查，与小窑积水区留足防（隔）水煤柱；沿空掘进期间坚持有疑必探，物探先行，钻孔验证原则，做好老空水超前探放工作；积极开展沿空留巷技术研究，减少空区内积水情况存在。

4.2 底板水害防治策略

以回采工作面断层破碎带、底板裂隙发育区和隔水层薄弱带为重点，采用多种工艺进行底板注浆加固，达到充填含水层和加固隔水层目的。掘进工作面，带压开采突水系数大于0.06 MPa/m时，必须超前预注浆。

4.3 断层预留煤（岩）柱水害防治策略

针对井田内大于15米以上的断层，需要预留煤（岩）柱，以用来防水隔水，避免水害的产生。在预留煤柱时，注意严格控制煤柱的宽度和完整性，严禁在煤柱内进行采掘活动。回采期间注意观测地表沉陷状况，根据实际情况的变化适时更正开采方案。

参考文献：

[1]鲁国辉.贵州省盘县马依东二井田水文地质特征分析[J].贵州大学学报（自然科学版），2011（05）.

[2]郑建文.阜康市西黄草沟井田水文地质特征及矿井水害防治措施[J].西部探矿工程，2011（09）.endprint