平煤四矿充水因素分析及建议

盛明明 李全功

摘要：通过对矿井的充水水源、导水通道以及影响矿井充水各种因素的全面分析，总结了本矿老空水和煤层顶底板含水层水是平煤四矿的主要充水水源，主要补给途径是裂隙通道，为矿井防治水工作开展及预防水害事故发生提供了重要的参考依据。

关键词：充水因素水文地质水源裂隙通道四矿

平煤四矿自1958年投产以来，随着生产规模不断扩大，现生产能力达280万吨/年。开拓方式为分水平上下山盘区式开拓，主采煤层为五（丁组）煤、四（戊组）煤、二（己组）煤及一（庚组）煤。采煤方法根据各煤层厚度，采用单一走向长壁式或倾斜分层走向长壁式开采。

1 矿井水文地质概况

四矿位于平顶山煤田东部水文地质单元，地表为一中部高，南北低的低山区。擂鼓台、小擂鼓台一线为近东西向分水岭，分水岭以南坡度较陡，以北坡度较缓，基本呈单面山地形。井田内无常年流水河流和水体，只有季节性沟流，以井田中部擂鼓台、小擂鼓台为分水岭，雨季汇集坡面水分别流向井田北部的汝河和南部的沙河。

其水文地质特征为：

①主要富水含水层中、上寒武系灰岩，露头区较小，大部分隐伏于第四系或二叠系砂泥岩之下，大气降水及地表水的入渗补给条件相对较差。

②地下水径流条件差，径流速度滞缓，循环深度较大，循环时间长，地下水补给量有限。

③矿井涌水量基本稳定，季节性变化不突出，矿井长期疏干排水，以消耗静储量为主。

2 充水水源

四矿的充水水源包括：大气降水、地表水、老空水及煤层顶底板含水层水。

2.1 大气降水

大气降水是地下水的主要补给水源之一，也是矿井充水的间接水源。区内属大陆性半湿润季风气候，雨季集中在7、8、9三个月，约占年总降水量的70%，大气降水补给地下水主要集中在夏秋季。

二、一（己、庚组）煤层底板主要充水含水层埋藏较深，被煤系地层与第四系地层覆盖，大气降水渗漏条件较差，通过上伏含水层越流补给水量有限。

由于井田范围内，煤层及其顶底板含水层埋藏较深，直接受大气降水的影响较小。大气降水与矿井涌水量关系不明显，大气降水仅为矿井充水的间接水源。

2.2 地表水

在矿井井田范围内有姚孟电厂拦灰坝、同家水库、贺家水坝等水体，汇水面积均较小，见表1。水体距煤层厚度均在600m以上，水体底部又有较厚的泥质沉积物，水体与煤层顶底板含水层间无水力联系，因此地表水体基本对矿井充水没有影响。

2.3 老空水

四矿自1958年投产至今，已有近50年的开采历史，结束的采区或工作面，在长期顶板滴淋水的补给下，产生了不同程度的积水，因此矿井各煤层上部的老空水对布置下部工作面时造成一定的威胁。近年来，老空水已经成为影响我矿安全生产的因素之一，自2010年至今进行了以下探放水工作：己15-23120风巷探放己16、17-23100采面老空水、丁56-19150风巷探放丁56-19130采面老空水、戊8-19070风巷探放戊8-19030采面老空水、己15-23160风巷探放己15-23140采面老空水、己16、17-231010风巷探放己16、17-21290采面老空水。在四矿未来几年的生产中探放老空水工作还将是防治水工作的重点之一。

另井田内共有小井8座，部分矿井有越层越界行为，也很难对其做定量分析，但由于目前矿井工程均布置在深部，小窑采空区水对矿井涌水量影响较小。

2.4 煤层顶底板含水层水

2.4.1 寒武系灰岩岩溶裂隙水

通过对含水层特征、补给、径流条件等综合分析及井下水文孔揭露表明，寒武系灰岩岩溶裂隙含水层，在井田深部，尽管岩溶裂隙发育程度和富水性相对较弱，但具有不均一性，局部有富水区的存在。

一5（庚20）煤层下距太原组L7灰岩和寒武系灰岩含水层，平均距离为5.1m和21.2m，由四矿和相邻二矿、三矿采掘揭露表明，寒武系灰岩水为矿井充水的主要水源，因此，在承压水区，以及铝土质泥岩隔水层较薄或构造裂隙发育地段，若导通与太原组灰岩含水层的水力联系，将对矿井充水产生较大影响。

二1（己16、17）煤层下距寒武系灰岩含水层平均距离为67.8m，四矿在开采二1（己16、17）煤层期间，在不破坏底板的情况下，一般构不成对矿井充水的影响。

2.4.2 太原组灰岩岩溶裂隙水

含水层主要由4～11层灰岩组成，其中，太原组顶部L2与底部L7两层灰岩，层位稳定，厚度相对较大，分别构成了二（己）煤段煤层底板直接和间接充水水源及一5（庚20）煤层顶底板直接充水水源。但据抽水试验资料和实际揭露，灰岩含水层含水性较弱。

2.4.3 五、四和二（丁、戊和己）煤段砂岩孔隙、裂隙水

煤层顶板均有砂岩孔隙裂隙含水层，构成矿井直接充水水源，据矿井生产实际揭露，煤层顶板砂岩，虽厚度大、且较稳定，但由于孔隙裂隙不发育，补给条件差，均为弱富水性，在采掘过程中，常以滴水、淋水的形式进入矿井，很少形成突水，只是在回采放大顶时，水量可能较大。

2.4.4 第四系冲积层孔隙水

井田内各煤层埋藏较深，煤层顶板上有较厚的砂质泥岩和泥岩隔水层，第四系冲积层孔隙水对各开采煤层充水均无直接影响。

3 导水通道

断层裂隙带、岩溶裂隙、井田内浅部废弃小窑和废弃的巷道及采动裂隙等，均构成老空、老巷积水及煤层顶底板含水层进入矿井的导水通道。

4 结语

本矿老空水和煤层顶底板含水层水是矿井充水的主要充水水源，也是矿井重要充水因素，裂隙通道为矿井涌水的主要补给途径。

为了以后更好的开展防治水工作和预防水害事故的发生，必须要坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”防治水方针，切实做好以下工作：

①四、五（丁、戊煤组）煤层。主要充水水源是报废工作面老空水与煤层顶板砂岩孔隙裂隙含水层水。老空水的充水原因主要是由回采放顶后导致顶板砂岩孔隙裂隙水下泄，进入采空区，汇聚面积可能随时间而增大，对下部工作面布置时产生一定威胁。煤层顶板砂岩孔隙裂隙含水层水可能随顶板裂隙或构造裂隙进入采掘空间，涌水量开始可能较大，随时间而减小，一般对矿井正常生产和安全构不成威胁。

②二（己组）煤层。主要充水水源是煤层顶板砂岩孔隙裂隙含水层水，其次为底板石炭系太原组灰岩水，老空水也是影响因素之一。煤层顶板砂岩水为弱富水性，补给条件差，局部有突水现象，但突水量小，对矿井安全构不成威胁。煤层底板直接充水含水层石炭系太原组灰岩岩溶裂隙水为弱富水性，局部富水，在承压水区，煤层底板隔水层较薄或构造发育地段，可能会产生突水，防治策略主要以疏水降压为主，并采取先探后掘。

③一5（庚20）煤层。直接充水水源为煤层顶底板太原组灰岩岩溶裂隙水，间接充水水源为寒武系灰岩水，顶板太原组灰岩岩溶裂隙水为弱富水性，局部富水，会随着顶板构造裂隙淋入、渗入采掘空间内。经分析和井下水文孔观测表明，深部底板灰岩岩溶裂隙发育程度逐渐减弱，补给条件与充水性相对较差，以静储量水为主。因此，矿井水的防治，主要以疏放降压为主，使采掘工作面不处于带压状态。

④坚持做好水文孔的长期观测，随时掌握水位及水压的动态变化特征，以便及时采取防治水对策。

⑤加强矿井各水平、采区排水设施的巡查检修工作，确保排水系统完善可靠，并及时完善各采掘工作面的排水系统。

参考文献：

[1]孙红伟.关于新铁煤矿矿井充水因素的分析[J].科技风，2010(23).

[2]孙红伟.新铁矿区矿井水文地质分析[J].价值工程，2011(03).

[3]孙红伟.断裂构造水及老窑积水区对生产矿井的危害及防治措施[J].科技风，2011(02).