水城县朝阳煤矿水文地质条件浅析

(贵州省煤田地质局地质勘察研究院，贵州 贵阳 550008)

朝阳煤矿位于贵州省水城县南东方向，面积约2.1 km2，属亚热带湿润季风气候，雨量充沛，年平均降水量1 100 mm。矿区整体地貌呈V型河谷，山高谷深，属中山地貌，以侵蚀剥蚀地貌为主。矿区地势中部高、两侧低，中部山脊构成地表分水岭，地表水体有赵家河和懒龙河，均汇入东部的三岔河，属长江流域乌江水系，河水流量受降水控制，随季节变化。

1 水文地质概况

矿区所在区域大地构造位置处于扬子准地台(I级)，黔北隆起(Ⅱ级)，六盘水断陷(Ⅲ级)，紫云—垭都断裂(Ⅳ级)，处在百兴向斜南西翼中部，区域水文地质单元补给区，为一单斜构造，地层倾向北东，走向南东，倾角一般5°～30°，岩性以碎屑岩为主，西南部见玄武岩。区内断裂构造不发育，仅南部见一条断层。区内含煤地层为二叠系上统龙潭组(P3l)，平均厚度370 m，矿区内可采煤层有7层，从上到下编号分别为2、3、5、6、22、29、32号煤层(见图1)。

图1 朝阳煤矿示意图

2 含、隔水层

矿区内出露地层由下至上依次为二叠系上统峨嵋山玄武岩组(P3β)、龙潭组(P3l)、长兴组(P3c)、三叠系下统飞仙关组第一段(T1f1)、二段(T1f2)、三段(T1f3)、第四系(Q)。各地层水文地质特征简述如下。

1)峨嵋山玄武岩组(P3β)：在矿区西南部少量出露，岩性主要为灰绿色玄武岩，其顶部5 m左右为浅灰色凝灰岩，区内出露不全，据区域资料，厚度约400 m；浅部发育风化裂隙，区内无泉点出露，各钻孔揭露时无涌漏水现象。该岩组含少量基岩裂隙水，富水性极弱，为相对隔水层，隔水性能较好。

2)龙潭组(P3l)组: 在矿区中西部出露，为本区含煤地层，岩性主要由浅灰色、灰色及深灰色，薄至中厚层状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、炭质泥岩及煤组成，厚度一般为370 m；浅部风化裂隙较发育，深部发育少量构造裂隙；该岩组主要表现为V型河谷地貌，赵家河由西南流向东北，切割该地层，上煤组主要出露在河谷东侧的反向坡上。雨季调查泉点2个，流量约0.1 L/s。钻进中冲洗液消耗量较小，部分钻孔在浅部风化带发现漏水现象。该岩组含少量基岩裂隙水，富水性弱，属弱含水层，为一个弱含水层与隔水层互层的含水岩组。

3)长兴组(P3c)组: 在矿区中部出露，位于反向坡中部，主要为灰岩、泥灰岩与粉砂岩互层，含数层蒙脱石泥岩，厚度一般为40m；浅部节理裂隙较发育，局部见溶蚀现象，深部发育少量构造裂隙，未见溶蚀现象，区内无泉点出露，钻进中无漏失现象。该岩组含少量裂隙水，富水性弱。

4)飞仙关组第一段(T1f1)：在矿区中部出露，位于反向坡中上部，岩性主要为灰绿色泥质粉砂岩、粉砂岩，厚度约150 m。除浅部发育风化裂隙外，深部裂隙不发育，无泉点出露。各钻孔揭露时无涌漏水现象。该岩组含少量基岩裂隙水，富水性极弱，为相对隔水层，隔水性能较好。

5)飞仙关组第二段(T1f2)：在矿区中东部山顶出露，位于反向坡顶，地势陡峭，多形成悬崖，不利于大气降水汇集、下渗，岩性主要为中厚层状灰岩夹粉砂岩，厚度约80 m。裂隙发育，见大量溶蚀现象。区内无泉点出露。多个钻孔揭露时发生漏水现象。因该岩组在区内为剥蚀残留体，且坡向与倾向相同，不利于地下水储蓄。因此，该岩组主要表现为透水层，含少量岩溶裂隙水，雨季富水性增加，富水性弱—中等。

6)飞仙关组第三段(T1f3)：在矿区东部山顶出露，主要分布于分水岭以东，坡向与倾向一致，在区内为剥蚀残留体，岩性主要为薄至中厚层状灰紫色粉砂岩、泥质粉砂岩，区内出露不全，见泉点，流量微弱。据邻近化乐井田资料，该岩组一般厚95 m。裂隙较发育，含裂隙水，富水性弱，属弱含水层。

7)第四系弱含水层(Q)。主要分布于矿区中西部煤系地层上部的斜坡地带，由冲积、残积、坡积的砂砾、碎石土、砂质土、粉质土组成，厚约0～20 m。该层特点是孔隙度大，透水性强，受大气降雨补给明显，见少量泉点，流量随季节流量变化大，大多在雨季时增大，旱季时多干枯。该岩组含孔隙水，富水性弱。

3 矿床水文地质结构

区内煤层位于龙潭组，2、3、5、6号煤位于龙潭组上段(P3l3)，顶部2号煤距离上覆长兴组(P3c)7～22 m，22、29、32号煤位于龙潭组下段(P3l1),底部33号煤层距离下伏玄武岩组15～25 m。可采煤层上覆和下伏含水层富水性弱。

3.1 断层带水文地质特征

矿区内断裂构造不发育，对矿床影响较大的断层一条(编号F11)，该断层横穿矿区东南部，走向NE～SW，区内长约500 m，倾向NW，落差80 m左右，倾角80°，切割地层P2m～T1f3。抽水试验显示该断层在P3(1+c)地层内富水性弱，导水性差。因该断层在区内落差约80 m，虽然拉近了下伏茅口强岩溶含水层与煤层的距离，但是因P3β地层厚度超400 m，因此茅口组岩溶水对矿井不构成威胁。T1f2地层为脆性的灰岩夹粉砂岩，认为该断层在T1f2地层内含(导)水性较好；据勘查线剖面，在开采断层上盘附近煤层时，采煤可能导致断层破碎带松动，雨季T1f2岩溶水可沿断层涌入矿井，必须按标准留设足够的防水煤柱；此外该断层拉近上覆T1f2中等岩溶水含水层与下盘煤层的距离，但矿区内煤层多位于上盘，仅东南角少部分煤层位于下盘，建议留设足够防水煤柱或不开采下盘煤层。

3.2 区内地表水体对矿床开采影响

赵家河穿过矿区西部及北部，在西部主要切割龙潭组中段，在北面转弯后切割龙潭组上段、长兴组及飞仙关组地层。2017年8月12日测得河水流量约2 000 L/s，上下游断面观测基本无漏失现象。在矿区中部、南部，河流右岸，6号以上煤层出露标高远高于河床，随着开采深度增加，采空区虽然低于河床，但其与河床之间有较厚的砂泥岩地层阻隔，地表水体对上部煤层影响较小；在河流左岸，22、29、32号煤层位于河床之下，采动裂隙及疏排水将导致地表水渗入矿井，对矿井影响较大。在矿区北侧，河流切割上部主要可采煤层，河流附近采煤时，采动裂隙可能导致河水与矿井联通；另外随着矿井疏排水导致地下水位下降，河水也会补给地下水，最终渗入矿井。总之，区内地表水体对矿井有较大威胁，河流附近一定要留设足够的保护煤柱，防止地表水对矿井直接充水。

此外，据调查访问，河水流量变化严格受季节及降水量控制，雨季水位会增加2～3 m。矿区内河床标高1 358～1 400 m，工业广场区河床标高1 375 m，矿区内主要建筑物及矿井主要巷道均高于河流最高洪水位，最低的主要巷道为副斜井，井口标高1 382.6 m，高于河床约7 m，一般情况下洪水不会对矿井产生威胁。需要注意的是，因区内地势陡峭，河流两岸山体可能产生滑坡等灾害堵塞河道，使河水位升高，威胁矿井；另外应注意极端暴雨可能导致的河水位升高，威胁矿井。懒龙河在矿区东北角矿区边界流过，切割T1f1砂泥岩地层，在河流附近留设好足够的保护煤柱情况下，对矿井影响较小。

3.3 老空区积水对矿床开采影响

区内煤炭开采历史较久远，老窑较多，以斜井为主，多数老窑已垮塌、封闭，测量和调查较困难。据访开采长度一般为100～200 m，沿煤层走向100～200 m，大多数深部都有积水现象。根据调查及朝阳煤矿提供的采掘平面图等资料，对老空区积水量做了估测(见表1)。区内较大积水主要存在于原整合关闭矿井的采空区，包括原朝阳煤矿、原兴化煤矿。原朝阳煤矿生产规模为3万 t/a，主要开采2、5煤层，最低开采标高约1 300 m，估算其采空区积水量分别约4.5万 m3、2.8万 m3；原兴化煤矿生产规模为6 万 t/a，主要开采2、6煤层，最低开采标高约1 350 m，估算其采空区积水量分别约3.7万 m3、2.8万 m3；现整合后的朝阳煤矿主要开采新主井南部的2煤层，现采空区面积118 000 m2，暂无较大积水，仅在底部1125回风巷低洼处有积水约1 980 m3。当矿坑遇上或接近老空采区时，老空水将成为矿井充水的直接充水水源，充水方式为矿坑突水，其来势猛，时间短，破坏性大[2]，是以后矿井突水的重大隐患。

4 矿井充水、涌水分析

矿井充水水源主要有大气降水、地下水(主要为龙潭组裂隙水)、地表水(主要为赵家河)和老空区积水等；充水通道主要为岩石天然节理裂隙、采矿冒落裂隙、断层破碎带、老窑或煤矿采空区及老巷、封闭不良钻孔等。现阶段矿井充水形式主要以顶板渗水、滴水、淋水为主，局部积水老空区附近存在出水点。

矿井涌水情况。该矿目前主要开采2号煤层，最低开采标高1 280 m，已形成较大的采空区，面积约11.8万 m2。据该矿多年涌水量台账，矿井涌水量随季节变化显著，与降水量关系密切，表现为雨季增大，枯季相对减少的特点。矿井正常涌水量约45 m3/h，雨季最大值约90 m3/h。

矿井主要水害预测。因矿区中西部有数个老空采区，积水严重，老窑突水构成未来矿井生产主要水害，开采时应加强防范，做好探放水工作；此外，赵家河床附近采煤时产生的采动裂隙，可能导致矿井与地表水连通，造成地表水突入矿井，建议留设足够保护煤柱。

5 结语

矿区为一单斜构造，处在区域水文地质单元补给区，地势较陡峭，大气降水为区内地表水地下水主要补给源；断层不发育，破碎带富水性弱；龙潭组为矿井直接充水含水层，含少量裂隙水，富水性弱，主要靠大气降水补给，矿井涌水量随降水量变化。其上覆地层(T1f1)与下伏地层(P3β)富水性弱，且厚度较大，隔水性能较好。赵家河从矿区穿过，切割龙潭组地层，为矿区的排泄区，部分矿体位于河床以下或直接与河流接触，地表水对矿床开采有一定影响。矿区浅部部分采空区有大量积水，对矿井构成威胁。综合来看，矿床为裂隙充水矿床，水文地质条件复杂程度中等。

[1]周正怡，等.贵州省水城县朝阳煤矿资源储量核实及勘探报告[R].贵阳：贵州省煤田地质局.2017.

[2]郑世书，陈江中，等.专门水文地质学[M].中国矿业大学出版社.1999.