那精煤矿矿区岩溶水水力联系规律研究
2018-01-29梁昌灿
梁昌灿
摘要：那精煤矿承压岩溶含水层的溶洞极为发育，地下水主要以溶洞、裂隙状态赋存，岩溶水水量丰富，具有一定的水头压力，水力联系广。从均衡条件看，岩溶含水层有丰富的动、静储量。文章论述了那精煤矿承压岩溶水水力联系规律特性，并对特性进行分析、总结。
关键词：岩溶水；含水层；溶洞；水力联系
1、基本情况
那精煤矿属60万吨/年机械化技改矿井，矿井水文地质条件属于复杂类型。2013年12月-50m平巷发生涌水，通过在三大井筒构筑挡水墙后将涌水控制在+35m水平以下。那精煤矿通过对整个矿井进行多次联合抽放水试验分析，基本摸清了矿井水水力联系规律特性，对矿井水害有了相对的掌控。
2、矿区地质
（一）百旺F3平移断层：位于探区中部，走向近似南北，南起刁江附近，长约3公里，水平相对错开约80米，把庭律探区分为东西两个部分，断裂部位煤层由于被冲刷和风化，所以在此部位三煤层缺失。
（二）百旺F4走向正断层：位于庭律探区中部，东起庭律，西至加乙村，走向近似东西，长约6公里，倾向北，倾角大于60度，断距20～40米，三煤层在部分断裂部位被冲刷而缺失。
3、矿区水文地质条件
（一）含水层和隔水层分布规律和特征
矿区内分布出露的地层有第四系（Q）、中三叠统平而关群（T2P）隔水层、下三叠统罗楼群（T1L）相对隔水层、上二叠统合山组（P2h）岩溶含水层，下二叠统茅口阶（P1m）岩溶含水层。其中煤系地层为上二叠统合山组（P2h）岩溶含水层。
合山组煤系地层主要由灰岩，燧石灰岩，炭质页岩和煤层组成，属岩溶含水层。其中占地层大部分的灰岩为主要的岩溶含水层，全层厚187～360m，一般厚250m。
矿区可采煤层为三煤层，“三煤”位于合山组煤系地层中部，其上为二煤、一煤，其下为四煤、五煤。三煤与二煤间隔一般1～4m，有时达5～10m，其间由泥质灰岩及页岩组成，属弱岩溶层，与二煤一起可构成三煤的相对隔水顶板（层），但此相对隔水层厚度变化较大，一般为0.3～6.0m，局部缺失，在构造裂隙发育部位，仍可通过裂隙导水而失去隔水作用。二煤和一煤间为厚度3～20m的燧石灰岩。一煤顶板以上为厚度70～85m的燧石灰岩，燧石灰岩之上为5～50m厚度变化较大的灰岩分布，上伏为下三叠统弱岩溶地层构成相对隔水层。
三煤底板至四煤间为厚度100～200m的燧石灰岩，四煤與五煤之间为燧石灰岩，厚度0～32m，变化极大，局部缺失。五煤层厚度一般为0.35～2.5m，变化大且极不稳定，其下为硅铝岩或底砾岩，厚度变化大底砾岩之下为茅口阶中厚-厚层状灰岩、燧石灰岩。
（二）矿区岩溶水发育情况
矿区北和东北侧为纯碳酸盐岩岩溶山区，岩溶相对发育，汇水面积大，赋水空间大，储水量相对大，为矿区主要的侧向渗流补给区；南侧为相对隔水边界，下部岩溶水有承压性。
煤系所在合山组岩溶含水层，为矿床的直接充水含水层。直接充水含水层地下水主要通过顶底板构造裂隙、破碎带进入井巷，对矿床充水。
合山组下伏的茅口阶中等～强岩溶含水层为矿井间接充水含水层，茅口阶含水层可通过部分构造裂隙、破碎带以越流形式间接补给矿井，加大矿井涌水量或形成突水。
4、矿井涌水情况
矿井在建设过程中揭露多个涌水点，2013年12月3日-50m平巷垱头涌水，属于矿井最大涌水点，通过在三大井筒构造挡水墙后才能把水控制在+35m水平以下，+35m水平以下井巷则全部被淹。+35m水平以上井巷也共揭露有涌水点6处，总涌水量达到1500m3/h。
5、水力联系规律研究
（1）第一次抽水试验
利用副井挡水墙内-5m平巷两台300m3/h流量潜水泵抽水，将被淹井筒内水位压至-5m水平，然后停泵，使水位回升。通过分析“一降一升”期间排水量、排水时间、水位回升时间、以及矿井各涌水点同步变化情况，寻找矿井涌水点水力联系关系。
（2）第二次抽水试验
通过前一次的抽水水试验，基本可以验证，100工作面进风巷、+5水仓的涌水点与-50m平巷涌水点有密切水力联系，且均表现为岩溶水的规律特性。为了更科学地分析闸墙内的水源与矿井+35m水平以上井巷涌水点水力联系规律，2016年1月8日再次开展了抽水试验，并试验数据进行了整理、分析并利用曲线图进行了各项数据对比。
（3）规律分析
通过试验，以及现场情况表现，矿井所揭露的三煤层底板水均属于同一水源，水力联系密切，导水通道发育良好。其中，+5水仓、100进风巷底板水与三大井筒挡水墙内的水源具有直接联系，随着对三大井筒内水源的抽水规律变化，+5水仓底板水、100进风巷底板水几乎同步发生变化，说明在矿井这一片区域的三煤层底板水有直接通道连通。而+70m东截水巷底板出水点由于距离井筒较远，通道发育不发达，水力联系规律则有迟缓、非同步变化规律。
参考文献：
[1]白建军.带压开采条件下矿井岩溶水突水研究.〔D〕.太原.太原理工大学.2010.endprint
