马堡煤矿水文地质条件分析与分类研究

2018-05-04孙阳阳

中国矿山工程 2018年2期

孙阳阳

(山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局,山西太原 030045)

1 前言

煤矿开采生产中，对矿井开采区的水文地质条件及分类进行研究分析，是确定煤矿矿井水文地质条件以及水害情况、并做出综合防治的重要依据，对于煤矿安全生产有着非常重要的作用和影响。随着煤炭开采生产的不断发展，浅表部水文地质条件下的煤炭资源开采已经充分揭露，逐渐转向深部高地压、高水温与高水压等复杂水文地质条件下的煤炭资源开采，因此，随着煤矿矿井开采与生产作业条件的复杂化，进行水文地质条件以及分类的研究，可确保煤矿安全开采与生产。

2 马堡煤矿概况

为了有效地预防和控制煤矿水害的发生，做好煤矿企业的水害防治工作，根据煤矿矿井开采与作业生产的有关安全规定，马堡煤矿针对下阶段计划开采井田及开采生产作业面的煤层分布水文地质条件及其分类开展勘察研究，提出预防和治理水害的针对性措施，为下阶段开采范围内防治水工作提供一定的参考。

马堡煤矿已开采生产煤层的年生产规模约为120万t左右，开采深度标高为1 220～660m，其北部、东部以及南部均与当地其他煤矿企业开采生产煤田相连。此外，该井田位于太行山复背斜西翼、沁水盆地的中东部，整个地区地貌形态属中低山地貌，地表经长期风化剥蚀，沟谷纵横、地形复杂，未形成泥石流及大的坍塌、滑坡等情况，

整体地势呈北高南低、西高东低状态，最高点海拔1 456.60m，最低点海拔1 192.00m，最大相对高差264.60m。井田内沟谷较发育，较大的沟谷主要分布于洪水河西侧、基本呈平行排列，沿北西方向展布，雨季时洪水分别沿各沟谷向东注入洪水河。井田采空区未发现地表沉降现象和地表裂缝等，区内崩塌、泥石流等地质灾害不甚发育。

该煤矿开采井田属海河流域漳河水系，岭南为浊漳河北源，岭北为清漳河西源，其中，作为浊漳河北源支流的洪水河流经井田内东部，属季节性河流，雨季最大流量为150m3/s，最小为0.2m3/s，平均为1.67m3/s，最低侵蚀基准面为1 184～1 240m，历史最高洪水位标高为1 190～1 250m。此外，根据对该煤矿井田区地质灾害情况统计，该区处于当地两大地震带之间，为相对稳定区，属亚弱地震带。该区煤层段地层情况见煤矿地层综合柱状图1。

图1 煤矿地层综合柱状图

3 水文地质条件及突水特征分析

3.1 煤矿井田的主要含水层

根据该煤矿及开采井田分布情况，结合煤矿井田现有的水文地质勘察研究成果，其煤矿井田的水文地质含水层主要包括奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组、石炭系上统太原组碎屑岩类夹石灰岩岩溶裂隙含水层组、二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层及上下石盒子组砂岩裂隙含水层组及风化裂隙含水层4类。奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层组钻孔涌水量0.004 3 L/(s·m)。石炭系上统太原组碎屑岩类夹石灰岩岩溶裂隙含水层组钻孔涌水量0.008 6L/(s·m)。二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层及上下石盒子组砂岩裂隙含水层组钻孔涌水量0.037L/(s·m)，属于弱富水性含水层。风化裂隙含水层主要由新生界松散沉积物组成，含水层主要由砂、砾石组成，含孔隙水，涌水量因地而异，富水性不均一，以大气降水的补给为主，水位埋藏较浅。

3.2 煤矿井田的主要隔水层

该煤矿井田的石炭系中统隔水层主要以铝质泥岩、泥岩等岩性为主，厚13.21～27.05m，由于其岩层透水性能差，成为奥陶系中统含水层组与碎屑岩夹碳酸盐岩类含水层组之间的良好隔水层。此外，碎屑岩各砂岩含水层之间有泥岩组成的碎屑岩层隔水层，通过对各含水层间的垂向水和联系被阻，使之呈层状相对独立。该煤矿井田岩层分布中还存在第三系上新统隔水层，岩性为粘土，厚5m左右。

3.3 矿井突水特征

由于已开采煤层形成的导水裂隙带在埋藏浅处可沟通地表水体和大气降水，且连通了弱—中等矿井充水含水层，其中以灰岩岩溶裂隙发育形成的充水含水层对15号煤层开采造成突水影响的情况最为显著，易形成奥灰突水危险。此外，经估算，8号、15号煤层采空区、采空破坏区中积水面积分别为767 230、933 194m2，积水量分别为211 318、680 023m3，有可能造成矿坑突水，再加上煤矿矿井三面相邻的其他煤矿开采形成的采空区积水，由于距离该煤矿井田位置较近，也会对该井田的开采造成威胁。

4 矿井水文地质分类

为了对马堡煤矿矿井的水文地质类型进行划分，首先需要对该矿井的水文地质条件进行评价，然后根据评价结果进行类型划分，为矿井防治水及安全生产规划等提供可靠的依据。

4.1 受采掘破坏和影响的含水层及水体

通过对8号、9号、15号煤层冒落带最大高度及导水裂隙带最大高度计算，虽然沟通地表水体和各含水层，但含水层为弱—中等，所以对煤层开采影响相对较小。下阶段开采范围内8号、9号煤层最低底板标高高于奥灰水水位标高，15号煤层底板最低标高低于奥灰水位标高，奥灰突水系数：0

4.2 矿井及周边老空水分布状况

本井田8号、15号煤层采空区、采空破坏区中积水面积分别为767 230、933 194m2，积水量分别为211 318、680 023m3，所以对矿井及周边分布状况进行评价，井田内开采8号、9号、15号煤层划分类别为中等。

4.3 矿井涌水量

马堡煤矿现开采8号、15号煤层，8号煤层矿井正常涌水量为25m3/h，最大涌水量为35m3/h；15号煤层矿井正常涌水量为35m3/h，最大涌水量为37m3/h。根据矿井实际涌水量，对照《煤矿防治水规定》涌水量类别为简单时，矿井正常涌水量<180m3/h，最大涌水量<300m3/h，判定矿井涌水量类别划分为简单。