北岭井田水文地质类型划分探讨

高鹏浩　窦江搏　林明钟　王虎　赵军婷

摘要：为保证煤矿安全生产，本文以北岭井田为研究对象，根据《煤矿防治水规定》相关要求，重点分析矿井含、隔水层特征，含水层富水性，矿井充水条件，矿井及周边老空水分布以及矿井实际涌水情况，进行矿井水文地质类型划分，为矿井安全生产和防治水工作指明方向。

Abstract： In order to ensure the safe production of coal mine， this paper takes Beiling field as the object of study. According to the relevant requirements of "Coal Mine Water Control and Control Provisions"， it mainly analyzes the characteristics of mine aquifer and aquitard， aquifer water richness， mine water filling condition， water distribution and the actual situation of mine water gushing， to divide mine hydrogeology type， in order to specify the direction for the mine safety production and water prevention and control.

关键词：煤矿；水文地质特征；水文地质类型划分

Key words： coal mine；hydrogeological characteristics；hydrogeological type classification

中图分类号：P641.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）05-0179-02

1 研究区概况

北岭井田隶属于朔州市平鲁区管辖，东西长2km，南北宽1.26km，面积约2.0168km2。主要含煤地层为山西组和太原组，可采煤层分别为4#、9#、11#，批准可采太原组4#煤层，生产规模约为90万吨/年。本区属典型的黄土丘陵地貌，降雨分布不均且蒸发量大，区内主要分布有马关河、七里河两条河流，均属海河流域桑干河水系。该区煤炭储量丰富，采矿业为支柱产业。本地区除宁武煤田内各乡镇以煤炭能源为经济主导外，大部分地区还是以农业经济为主，其它产业不发达，纵观朔州市平鲁区的经济是以能源产业为主。

2 矿井水文地质

2.1 含水层和隔水层

根据岩性组合及含水层的水力性质，自上而下将含水层划分如下：

①第四系松散孔隙含水层；②上石盒子组底部K6砂岩裂隙含水层；③下石盒子组底部K4砂岩裂隙含水层；④山西组底部K3砂岩裂隙含水层；⑤太原组顶部T3+4砂岩裂隙含水层；⑥太原组底部T2砂岩裂隙含水层。

总体而言，井田范围内砂岩裂隙含水层分布较为稳定，但厚度变化较大，相对厚度可达76.28m，厚度由于受矿区内向背斜构造的影响，变化幅度较大，采区内呈现由中部向东西两侧逐渐变薄，并在东部又变厚的趋势。

2.2 矿井充水水源

2.2.1 地表水

由于马关河支流岩层裂隙比较发育，透水性较好，该地段4#煤导水裂隙带能沟通至地表，因此地表水是矿井充水的主要水源。

2.2.2 顶板砂岩裂隙水

评价4#煤顶板导水裂隙带发育高度采用公式：

式中：Hli-导水裂隙带高度（m）；

M-有效采厚（m）。

计算结果Hli=173.63m，4#煤顶板埋深148.26m，这一结果说明，煤层顶板所有含水层都会受到采煤影响，使其中的地下水流入矿井。

2.2.3 奥陶系灰岩含水层

本地层在井田范围内埋藏较深，为井田范围内11#煤层底部主要含水层。据钻孔资料，地层上部主要由组织致密、隔水性能相对良好的结晶质石灰岩和白云质灰岩组成，且未见岩溶。据资料显示，井田范围内奥灰水位标高均低于11#煤层底板，奥灰水突水可能性很小。

3 矿井水文地质类型划分

根据《煤矿防治水规定》，对受采掘破坏或影响的含水层及水体、含水层富水性、补给条件，矿井及周边老空水分布情况，矿井正常涌水量和最大涌水量，突水量，开采受水害影响程度和防治水工作难易程度等项的分析，把矿井水文地质划分为简单、中等、复杂、极复杂四种类型，分类依据的原则是就高不就低。

3.1 受采掘破坏影响的含水层及水体

4#煤直接充水水源主要来自山西组底部K3砂岩，上、下石盒子组底部K6、K4砂岩及层间砂岩含水层，以及采空积水，其次是沟谷部位的孔隙水；间接充水水源为导水裂隙带以上未被沟通的孔隙水或地表水，充水强度较小。全区大部分地段富水性弱，由于井田内地下水以顺层径流为主，垂向越层的水力联系甚弱。

补给来源主要包括两部分，一是地表水体的入渗补给，二是丰水期大气降水的直接或间接入渗补给，二者的补给条件差。由抽水试验可知，矿井最大单位涌水量q≤0.1l/s·m。因此确定含水层性质及補给条件划分为补给条件差，补给来源少，即划分为简单类型。

3.2 矿井及周边老空水分布情况

北岭井田内及矿井周边存在4#煤采空区，井田内采空区积水位置、积水面积和水量清楚，抽排完成后对开采基本没有影响。矿区周围采空区位置、范围已基本查清，积水情况基本排除，且周边矿井距离北岭井田较远，对矿井生产影响不大。因此确定该类别为中等类型。

3.3 矿井涌水量

该矿井涌水量主要为各工作面运输巷及回风巷出水量，据2014～2016年全矿监测涌水量资料，北岭井田矿井涌水量监测最大值为30m3/h，最小为20m3/h，平均涌水量为22.73m3/h（可视为正常涌水量）。因此确定矿井涌水量类别为简单类型。endprint

3.4 突水量

北岭井田至今未发生过突水事故，因此确定突水量类别划分为简单类型。

3.5 开采受水害影响程度

井田内含水层自身富水性相对较弱，且大气降水的入渗补给能力差，即使导水裂隙带能够沟通至第四系和地表，对煤层正常开采也并不会造成太大影响。据4#煤顶板以上抽水试验，单位涌水量为0.00006～0.042l/s·m，全区富水性弱。随着近几年矿井排水工程的进行，煤层顶板砂岩含水层水位有所下降。目前，采掘工程基本不受水害影响，因此该类别确定为简单类型。

3.6 矿井防治水工作难易程度

北岭井田目前主采4#煤层，就开采4#煤层情况，矿井涌水方式主要以顶板淋水为主，并偶有采空区渗水情况，顶板砂岩裂隙水为主要的涌水水源，其补给来源主要为大气降水入渗和地表水补给。因此对水害的防治，应采取防、排相结合的方法，即地表防洪处理与井上、下超前疏排水工程等相结合。目前，井上、下疏排水工程技术成熟，经济效益良好，防治水工作易于进行，因此划分该类别为中等型。

综上所述，如表2，并依据《煤矿防治水规定》，将北岭井田矿井水文地质类型划分为中等型。

4 结论

①北岭井田开采4#煤层，矿井水主要来自煤层顶板K3、K4、K6砂岩含水层。由于含水层裂隙闭合，连通性差，故一般情况下不会造成严重威胁，但考虑到煤层导水裂隙带基本全部沟通至地表，回采后如果沟通上部强含水层或水体时，则有可能造成水害事故；

②奥灰含水层距4#煤层较远，属于非带压开采，一般情况下不会对开采造成影响，但由于井田内断层比较发育，奥灰水可能通过这些地质异常体涌入矿井，危及煤矿安全；

③4#煤层顶板砂岩裂隙含水层富水性弱，因此可以采用顶板砂岩水疏放技术和配备合适的排水设备等措施减少顶板砂岩裂隙水对4#煤层采掘工程的影响。

参考文献：

[1]武强，崔芳鹏，赵苏启，等.矿井水害类型划分及主要特征分析[J].煤炭学报，2013（04）：561-565.

[2]武强，赵苏启，李竞生，等.《煤礦防治水规定》编制背景与要点[J].煤炭学报，2011（01）：70-74.

[3]白玉杰.煤矿水害原因分析及防治技术[J].煤炭技术，2009，

28（11）：85-87.

[4]李白英.中国煤矿井水文地质类型的划分及防治水对策[J].山东矿业学院学报，1982（01）：133-157.

[5]李勋千，任素贞.我国煤矿井水文地质类型划分研究[J].煤炭学报，1992（02）：89-96.

[6]冯书顺，王小龙，高鹏浩，孙国凯.基于解析法和比拟法的矿井涌水量预测[J].内蒙古煤炭经济，2016（12）：111-112.

[7]杨占军，崔芳鹏，苏俊辉，等.霍州煤电团柏矿矿井水文地质类型分析与划分[J].煤，2014（09）：18-19.endprint