矿井水文地质特征分析

党钰宝

摘要：矿井水文地质特征的分析对于矿井安全生产具有积极的意义。为了让矿井发挥出它的最大效益，有必要对矿井的水文地质特征进行分析研究。本文以石炭井焦煤分公司为例，对矿井水文地质特征进行初步研究。

关键词：矿井；水文地质；特征

引言

对于水文地质特征的分析我们大体上可以从矿井的含水层组，矿区的地质类型和矿井岩层充水性等方面入手。在贺兰山煤田的众多的煤矿中，石炭井焦煤分公司水文地质特征具有一定代表性，无论是它所处的位置，还是它的服务时间、矿井的深度上，对于研究贺兰山煤田的矿井水文地质特征具有重要的参考价值。但是近年来，矿井的生产中出现了一些问题，对煤矿的安全生产造成了一定的影响。这些问题已经引起了公司的高度重视，今年对石炭井焦煤分公司的水文地质资料进行了重新整理，对水文地质类型进行了重新划分。

一、矿井的水文地质情况

（一）石炭井焦煤分公司矿井的水文地质情况。石炭井焦煤分公司处在我国西北地区，贺兰山腹地，为典型山地类型。地下水位较深，地下水普遍缺乏，这是不可抗因素，西北大部分地区属于半干旱地区，少数地区属于干旱地区，降水量稀少，而年蒸发量1784mm远远大于年降水量200mm。该地区的降水受到空气对流的影响，降雨大都集中在七月份到九月份这3个月之间。浅部地下水大都是靠大气降水补给，没有冰山融水的参与。该地区的地下水补给量受到多种因素的影响，比如降水量，地面渗透强度，还有地区的地表特点，石炭井焦煤公司为典型山地地貌，地表起伏较大，降水入渗系数相对较小；而在石炭井焦煤公司附近的海拔在1100米以下的丘陵和海拔在900米以下的平原地区，受到地形的影响，坡度较小，降水入渗系数相对较大，有较多地下水渗入地下，但大部分雨季降水还是沿沟谷流失，这样就在丘陵低山低洼的地段形成积水。

（二）石炭井焦煤分公司的水文地质特征分析。石炭井焦煤公司水文地质类型此前一直被划分为简单，矿井水源不足，岩层富水性能差，导致该地区的地下水无法保障生产生活需要，矿井的最高点海拔较高，最低点比最高点低500m。为了更好地研究对矿区的含水层岩组做了以下划分。

第一岩组：是孔隙潜水含水层组，该含水层组主要存在于第四系松散堆积层中，在白垩系砾岩地层中少量存在。孔隙潜水含水组的岩性有三部分组成，最主要的就是风成沙，砂砾石含量次之，还有少量的卵砾石。该岩组的地下水主要是孔隙潜水，含水量较小，单位涌水量小，在该岩组中至今还未发现地下水露头。

第二岩组：岩性总体以砂岩为主，中粒岩石最多，粗粒砂岩次之，每个旋回底部常含有煤，在富水性方面比第一岩组相对较高，是主要含水组之一。水位埋深57.54米到58.95米之间，地层累计厚度203.57米到580米之间。该含水层的上部分里面的含水层的富水性和第二岩组沉淀时的孔隙深度之间有着紧密的联系。下端部分的主要是砂岩，该含水层与矿井开采的无直接水力关系。

第三岩组：该岩组层位相对于第一、二岩组较为稳定，含水层由多种级别的砂砾组成，第三岩层的厚度基本上在129米到230米之间，平均厚度在168米左右，该岩组的含水性很弱，基本上可以不予考虑。

第四岩组：该岩组由三角洲体系和浅湖体系组成，三角洲体系主要为前缘相。岩层厚度达104米到174米之间，总体上来说砂岩占大多数。该岩组富水性也不强，因为该组的煤岩含量相对较多，对煤层的进一步发展有消极影响。

第五岩组：该岩组的底部是由河流冲积而成的三角洲平原相组成，向上渐变，逐渐成为了堤泛沉积。该岩组的含水层的含水量相对于第一，二，三，四岩组较小，岩层含水性极弱。

（三）地下水的补给条件来源分析。上面我们已经提到，石炭井焦煤分公司矿井附近的浅层地下水补给主要是靠大气降水，一小部分地表降水沿破碎岩层裂隙，然后入渗到地下，成为地下水。剩下的大部分降水沿着基岩面，排泄到了附近的河流。在低洼的地段，容易形成集水区，该部分地区浅部地下水含水性较强。

基岩层整体位于底部，水的循环性相对较差，勘探地段的水大都是各个含水层渗流补给的。总体上来说，基岩层中含有的地下水影响煤矿的开采，需要在井下引流、排干，这部分地下水受到该矿井周围煤矿井开采的一定影响。

二、矿井充水的探究和分析

（一）受到正在开采的煤矿井的影响。一个是受到焦煤公司南侧另一开采矿井的影响。该矿井主采煤层和石炭井焦煤公司所采煤层一致。共有7个主采煤层。各个煤层的顶部采用的是垮落式样的顶板设计模式。矿井水文地质类型为中等 ，老空积水较多，主要发生在煤层开采过的地方，矿井的涌水量相对较大，最高涌水量达到了每小时250立方米，平均涌水量每小时170立方米。该集水区的积水量和该地区的降水量没有直接关系，地下水大都来自二叠系、石炭系砂岩含水层。

第二个是受到石炭井焦煤公司自身开采的影响。石炭井焦煤公司涌水量最高每小时350立方米，平均涌水量每小时219立方米，主要出水点的最高涌水量在每小时36立方米到每小时56立方米之间，平均涌水量在每小时45立方米左右。面对这么高的涌水量，需要采取相关的措施来改善这一现状，具体操作就是在老空区附近多打一些排水孔，加大老空區积水的排放。

（二）石炭井焦煤分公司的充水影响。第一方面，第四系含水层的主要来源是大气降水，开采煤层的水源大都是二叠系和石炭系砂岩含水层，地下含水组充水性较强，各个含水组在垂直方向上联系不大，这样就导致了矿井涌水量和大气降水量没有直接的联系。在众多的充水水源中，地下含水层组起到了关键的作用，是矿井充水水源的主要组成部分。

一方面：在外界风化作用的影响下，露在地面或者埋藏较浅的基岩裂隙得到了很好地发育，然后历经再次沉积作用，这些缝隙逐渐的被沉积层所覆盖，由于沉积层和缝隙之间接触不完全，角度不搭配，导致了沉积层含水组和风化壳含水组联系密切，整合到了一起，共同存储着一定数量的地下水。然后这部分水经过裂隙汇流到地下，为深层含水组提供水源，影响矿井生产。

另一方面，层状裂隙间的充水多出现在深部含水层，浅部含水层不会存在，岩石在短时间内成型，造成了岩石表面裂隙众多，层状岩石主要存在岩组岩性变化的过程中，提高了岩组的富水性，为地下水的富集和存储做好了准备条件。由于层状裂隙含水层中泥岩和粉砂岩含量较多，这样只要环境适宜就能够转换为很好的存储水的结构。再加上在裂隙发育的过程中，存在不均匀性，导致了各个岩层的透水性不同，这样各个矿井主要煤层的涌水量也就不同，在巷道最初发现的涌水层中，涌水量较大，能在很长一段时间内提供补给，但是时间一长，涌水量减小，甚至是被排干，就不能很好地供给了。

三、结语

经过上面的水文地质的分析和对矿区的水文地质勘探分析，我们依据含煤组岩组的富水性和成分组成将矿区分为了五个含水层组，然后我们又总结出了含水层的补给条件弱，稳定性强的特点，这些结论对公司的安全生产具有积极意义。

参考文献：

[1]李白薇.为矿井安全保驾护航——记中国煤炭科工集团西安研究院矿山水文地质产业[J]. 中国科技奖励. 2011（12）

[2]米万隆，李学军，李娟，路学忠. 宁夏羊场湾煤矿复杂地层大口径电缆孔施工技术[J].探矿工程（岩土钻掘工程）. 2010（04）

[3]严永胜，陈艾，刘小明. 羊场湾煤矿大断面巷道支护参数分析与选择[J]. 西安科技大学学报. 2010（01）

[4]郭天辉.宁夏冯记沟煤矿水文地质特征及矿井水利用分析[J]. 中国煤炭地质. 2009（02）

[5]田晓华.羊场湾井田构造复杂程度与煤层稳定程度定量划分[J]. 煤田地质与勘探. 2009（02）