寺家庄矿井综合水文地质浅析

陈鹏宇

（山西阳煤寺家庄煤业有限责任公司，山西 晋中 045300）

寺家庄矿为阳泉煤业（集团）有限责任公司平昔矿区的一个大型新建矿井。矿井采用斜井、立井综合开拓方式，井下揭露面积较小，开拓范围有限，全井田15号煤层用一个水平开采，水平标高确定为+510 m（辅助运输大巷标高）。矿井水文地质类型划分为中等型。2013～2017年生产主要区域为中央盘区。井田南北长约17 km，东西宽约9 km，近似梯形，面积约120.2525 km2，设计生产能力5.0 Mt/a，可采煤层为81、84、9、15号煤层。现开采15号煤层，15号煤层厚度平均5.12 m，含矸厚度平均5.67 m。矿井正常涌水量为50m3/h，最大涌水量为106m3/h。

做好矿井水害预测预报工作，对预防水害的发生起到决定性作用，不仅要排查隐蔽致灾因素，措施落实，治理效果验证，还要对综合水文条件及水情进行综合分析。

1 充水水源

矿井充水水源有大气降水、地表水、石炭系上统太原组灰岩岩溶水、周边矿井积水（预计有23152m3自采采空区积水）及奥陶系灰岩裂隙岩溶水。

1.1 大气降水

井田内各煤层没有直接出露，且煤层埋深较深，根据涌水量关系曲线图分析在雨季主要为7～8月（山西地区）降雨量较大，矿井涌水量曲线仍然呈现平缓的状态，分析认为大气降水不是矿井充水的直接水源，见图1。

1.2 地表水

现阶段井田采掘范围内较大河流有只有巴洲河，于昔阳县城附近汇入松溪河，均为季节性河流。平时流量甚微或断流，遇大雨流量剧增，形成山洪。巴洲河流域面积较大，年平均径流量0.352m3/s，在巴洲河采空区上下游及支流设立三处观测站，并未发现河流存在大量渗透现象，分析少量水源随煤层采空塌陷延顶板跨落所形成的裂隙进行补给，地表水为次要充水因素。随着采掘范围的不断扩大，涉及大小河流越来越多，包括地面塌陷在雨季雨水汇集渗透到封闭不良的钻孔、导水断层、陷落柱、裂隙及采空区，将可能逐渐成为采空区积水的主要补给来源之一。

图1 涌水量及各种相关因素动态曲线

1.3 石炭系上统太原组灰岩岩溶水

矿井现主要充水因素及直接充水水源为15号煤层上覆石炭系太原组石灰岩（K2、K3、K4）岩溶水,K2平均厚度4.70 m，K3平均厚度4.09 m，K4平均厚度1.9 m。本组岩溶较发育，以溶隙为主，有溶孔及小溶洞。高抽巷掘进期间揭露K2、K3、K4过程中存在涌水现象，在高抽巷随层位置（K4往上5～7 m处），局部低洼处底板存在涌水现象，预计涌水量为2～5m3/h。该组含水层常被泥岩分隔，渗透性及补给条件较弱。

1.4 奥灰水位

根据资料分析，井田东缘奥灰水水位北部+525 m，南部+565 m；往西降低，接近中部为+446.76 m，北部+423.77 m，中、东部15号煤标高大于+420 m，中、东部奥灰水位在煤层以下。西部奥灰水位标高大约为420 m，奥灰水位高于15号煤层的范围约12 km2，即井田面积的1/10。工业广场处的水源井SYJ-1孔奥灰水位标高+418.263 m，单位涌水量1.59 L/s·m，中奥陶统岩溶裂隙含水层裂隙及岩溶较发育。现采区域15号煤层为+440 m以上高于奥灰水位，且15号煤与奥灰系间隔层较厚，井田的带压区仅在井田的西南角，现采掘活动范围不存在带压开采。

1.5 采空区积水

根据调查，井田范围内未见老窑及私挖乱采现象。矿井内部主要的自采区有5个，现主要采掘范围为中央盘区两个小煤柱工作面（15106工作面、15110工作面）。涉及周边自采区有15104工作面采空区、15108工作面采空区，预计15104工作面采空区2处积水，共积水10283m3；15108工作面采空区3处积水，共积水9688m3。15104工作面采空区积水主要影响区域为15106工作面切巷进风侧及15106进风巷后100 m（YJ104-1积水，积水量4673m3），15108工作面采空区积水主要影响区域为15106工作面回风巷中部低洼处（YJ108-2积水已排完，共排水1000m3）及15110回风巷（YJ108-3积水，积水量1492m3）。

目前正在15110回风巷、15106切巷底抽巷分别对YJ15108-3、YJ15104-1采空区积水进行放水作业。根据压力表测试显示YJ15108-3积水区水柱高度达到8 m，比预测水位高出6 m；YJ15104-1积水深度达到11 m，比预测水位高出2 m，现共累计放水6000m3。

15108工作面及15104工作面地表分别有一条巴洲河直流经过，工作面埋深在400 m以上，根据15号煤层开采产生的跨落带最大高度为25.96 m，导水裂缝带最大高度为89.37 m。导水裂缝带最大高度不会导通地表，地表水对15号煤层开采影响较小，分析主要影响因素主要为导水裂缝带范围内的煤层上部石炭系太原组石灰岩（K2、K3、K4）岩溶水。

1.6 封闭不良钻孔

井田内钻孔较多，矿井勘探钻孔233个，另有2008年之后施工的蓝焰煤层气公司的采气孔570个。建矿以来，巷道掘进及工作面回采期间揭露钻孔过程中未出现导水情况，考虑1955～1960年施工的钻孔采用分段封闭，1980年10月～1983年10月的施工钻孔122个，均未进行封孔质量检查，封孔质量难下结论。因此应对80年代钻孔进行排查，同时揭露钻孔前要进行防水预测预报，提早采取封堵措施，防止意外发生。

通过综合水文地质条件分析，可以看出，寺家庄矿主要充水水源为煤层顶板太原组岩溶裂隙水（K2、K3、K4）及矿井自采采空区积水。

2 导水通道

充水水源通过各种通道包括采空区、断层、陷落柱、导水裂缝、封闭不良钻孔等进入矿井。

中央盘区范围内，揭露的断层及陷落柱含水性、导水性均较弱，只在靠近石炭系太原组石灰岩时出现少量涌水。

隐伏断层及陷落柱作为矿井涌水的天然通道，给矿井防治水工作带来较大的难度。现主要通过地面三维地震、槽波探测隐伏构造的位置，必要时通过钻探分析其富水性。在带压区域更要分析隐伏断层及陷落柱是否导通承压水，分析承压水水位，针对问题采区必要的措施。

3 防治水工作重点

寺家庄矿未来防治水工作重点重在落实隐蔽致灾因素普查工作，查清矿区水文地质条件；同时做好采空区积水（自采区）水害防治，加强对探放水效果的验证，分析总结再预测；落实“疏堵结合”措施；运用电法、三维地震确保以后承压水害治理到位；加强地表水害治理，做好采空区上部河流渗透及雨季观测；加强应急管理，深化防治水培训，落实紧急情况下停产撤人措施；加强新装备新技术的运用，建立健全井上下水文监测监控系统及矿井排水系统；加强上级管理部门对煤矿防治水工作的监管监察。做到全方位监测监控，防止水灾事故发生，确保人员安全，减小财产损失。