矿井受水害威胁程度分析及认识

索成龙

（冀中能源峰峰集团有限公司大淑村矿，河北邯郸 056300）

1 引言

大淑村矿是峰峰集团的主力矿井，生产能力为150万t/a。随着大淑村矿开采深度的加大，矿井水害对安全生产的威胁也越来越大，突水几率增大，针对矿井受水害威胁程度分析的研究工作迫在眉睫。

2 项目实施的目的和意义

通过大量收集矿井水文地质勘探资料与采掘实际揭露资料，结合大淑村实际，分析大淑村矿受水害威胁程度，在生产过程中，严格坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则。在做好日常矿井防治水工作的基础上，坚持老空水探放和新区超前探测工作并重的原则（钻探与物探），确保矿井安全生产。

3 矿井概况

大淑村矿位于峰峰矿区东北部，行政区划隶属河北省武安市大淑村镇和磁县南城乡管辖，西南与大社矿相邻、东南与新屯矿接壤。井田东西长约4.5km，南北平均宽约2.2km，面积9.7568km2。矿井为半隐伏性井田，构造以断裂构造为主，均为高角度正断层，并伴有小型宽缓的褶皱。主要含煤地层为石炭系太原组（4#煤层）及二叠系山西组（2#煤层）。

4 矿井水文地质概况

大淑村矿井田位于邯邢水文地质单元的南单元的东北部，靠近区域岩溶地下水北部边界。北部和南部分别以F1断层和F14断层为界，F1断层走向北西西至近东西向，倾向北，倾角75º，落差250～350m，井田位于断层上升盘，使井田内奥陶系灰岩含水层与外界二叠系粉砂岩、泥岩等隔水层对接，可视为奥灰地下水的隔水边界；F14断层走向北东，倾向南东，倾角60º～73º，落差由西向东70～710m。井田位于断层上升盘，使井田内奥陶系灰岩含水层与外界二叠系粉砂岩、泥岩等隔水层对接，可视为奥灰地下水的阻水边界。

东部边界为含水层沿倾向延展的井田深部，由于深部岩浆岩侵入，岩体发育，可视为相对阻水边界。井田西部边界与大社井田技术边界为界，可视为该矿井田奥灰岩溶裂隙地下水的主要来水方向。

综观整个井田，奥陶系石灰含水层形成以西部来水，北、东、南边界为隔水的近半封闭的水文地质块段。

（1）含水层

根据井田水文地质勘探以及矿井多年采掘揭露资料，将井田内含水层划分为10个含水层：奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层（Ⅰ）、大青石灰岩岩溶裂隙含水层（Ⅱ）、小青石灰岩岩溶裂隙含水层（Ⅲ）、伏青石灰岩岩溶裂隙水含水层（Ⅳ）、山青石灰岩岩溶裂隙含水层（Ⅴ）、野青石灰岩岩溶裂隙含水层（Ⅵ）、2 号煤层顶板砂岩裂隙含水层（Ⅶ）、下石盒子组底部砂岩裂隙含水层（Ⅷ）、上石盒子组底部砂岩裂隙含水层（Ⅸ）、第四系砂、砾石孔隙含水层（Ⅹ）。在这10个含水层中，奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层富水性不均一，矿井西部奥灰埋藏较浅区域奥灰富水性相对较强，矿井东部奥灰埋藏较深区域随着奥灰埋藏深度的增加和火成岩的侵入奥灰富水性较弱，其余薄层灰岩含水层富水性较弱。

（2）隔水层

根据井田地质勘探和水文地质勘探揭露，在10个含水层之间均分布有一定厚度的隔水层，岩性多以砂质页岩为主，厚度不一，天然状态下具有一定的隔水性能。

5 矿井受水害威胁程度分析

自进行矿井水文地质类型划分以来，大淑村矿矿井水文地质类型均为中等型，矿井水文地质条件相对简单。依据其开采现状，主要水害类型为开采形成的采空水积水和煤层底板含水层水。

（1）煤层顶板含水层水对采煤的影响

煤层顶板含水层主要包括2#煤顶板砂岩裂隙含水层、野青灰岩含水层（4#煤顶板）。

依据《煤矿防治水细则》，开采形成的导水裂隙带可以依据经验公式进行计算，详见表1。

表1 分层开采（0～54°）导水裂隙带高度计算公式

经验公式中：ΣM—累计采厚；±号项为误差。

开采2#、4#时，顶板属于中硬顶板。2#平均厚4.84m，4#平均厚1.22m。根据所给公式计算出导水裂隙带高度，参见表2。

表2 导水裂隙带高度计算结果

根据导水裂隙带高度经验公式计算结果，开采2#煤和4#煤时，在导水裂隙带高度内主要涉及到2#煤顶板砂岩裂隙含水层或野青灰岩含水层，无地表水体和强含水层存在。

采煤过程中2#煤顶板砂岩裂隙含水层水或野青灰岩含水层水可通过顶板冒落带和导水裂隙进入到采掘空间，但这些含水层富水性较弱，以静储量为主，随着煤层的开采，含水层被逐步疏干，不会对矿井安全构成威胁。

（2）煤层底板含水层水对采煤的影响

煤层底板含水层主要包括野青灰岩、伏青、大青灰岩和奥灰含水层。

2#煤距离野青灰岩含水层顶界面38m左右，距离伏青灰岩含水层顶界面78m 左右，距离大青灰岩含水层顶界面115～120m，距离奥灰灰岩含水层顶界面138～166m。4#煤距离伏青灰岩含水层顶界面40m 左右，距离大青灰岩含水层顶界面75～80m，距离奥灰灰岩含水层顶界面110～128m。

根据相邻矿井煤层底板破坏深度探测结果，正常情况下开采2#煤时底板破坏深度不会波及下伏煤系地层含水层，开采4#煤时只波及到野青灰岩含水层，上述两层煤开采正常情况下更不可能波及到奥灰含水层。依据大青观测孔资料，大青灰岩裂隙岩溶含水层水位逐年下降，目前水位标高接近-397m，奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层水位标高+103.1～+128.6m，表明自然条件下奥灰与大青灰岩含水层无水力联系。

（3）老空水对采煤的影响

大淑村矿井田内无小煤矿、老窑，目前采掘活动影响范围涉及到的采空区均为矿井自采自掘的采空区，采空区积水量、标高和范围清楚。在生产过程中，接近积水区时，只要严格按《煤矿防治水细则》和相关规定要求进行探放水工作，可以消除老空水对矿井安全生产的影响。

6 结语

综上所述，煤层顶板含水层水随着采掘可以进入到采掘空间，成为矿井涌水量的主要组成，一般不会对矿井安全构成威胁。正常情况下，采煤不会引起煤层底板奥灰突水，仅在煤层底板存在导水构造时，才能引起奥灰出水。但只要在采掘活动中，严格坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则。严格执行探放水工作，有效消除老空水对矿井安全生产的影响；严格按照《煤矿防治水细则》的要求，执行超前钻探和超前物探工作，对钻探过程中每项关键环节现场进行监督检查，严格控制超前距离，并实施挂牌管理，矿井防治水安全是能够保证的。