协庄煤矿水文地质特征及防治水措施研究

■　尹武平

（保利能源控股有限公司山西分公司山西晋中031300）

协庄煤矿水文地质特征及防治水措施研究

■尹武平

（保利能源控股有限公司山西分公司山西晋中031300）

协庄矿工作面内地质构造复杂,断层落差大于煤厚三分之二，对工作面回采有一定影响，工作面范围内无陷落柱、火成岩侵入体等特殊地质现象。开采过程中存在某采空区积水进入某面采空区的可能，本文对工作面水文地质特征及防治水措施进行研究，对煤矿安全生产具有十分重要的意义，对其它矿区生产具有借鉴意义。

协庄煤矿水文地质防治水措施

1　矿区地层特征

矿区面积41.5109 km2，开采煤层为2煤层、4煤层、6煤层、11煤层、13煤层、15煤层，开采深度+110m～-1500m。工作面位于-550水平七采上山区十三层西翼，东西走向长468.3m，南北倾斜宽174.8～170.7m，平均172.8m，倾斜面积84159m2。工作面以东为-550水平七采十三层轨道上山保护煤柱，以西为10号陷落柱保护煤柱，以南十三层煤尚未开采。十三层煤为一复杂结构煤层，中夹1-2层夹石，中间一层稳定，岩性为较坚硬的炭质石英砂岩，其余为层状硫铁矿夹石，不稳定，煤13直接顶板为石灰岩（四灰），灰色，坚硬致密，岩溶裂隙发育，充填有方解石脉，局部揭露灰岩底部夹厚0.2～0.5m的砂质页岩。四灰以上为灰黑色砂质页岩，性脆，再上为细砂岩。

2　矿区水文地质特征

矿区工作面上覆十一层为工作面采空区，无法自然疏水，采空区西部存有部分老空积水，积水上限为-352.3m，积水下限为-389. 4m，积水量约1.9万m3，工作面开采后影响范围内积水量约1.05 万m3。

十三煤层至十一煤层间距小于十一层煤采后的底板破坏深度与十三煤层导水裂缝带高度之和，因此，开采十三煤层将受十一煤层采空区积水的影响，某面开采过程中存在某采空区积水进入某面采空区的可能。

工作面采空区积水存在通过裂隙逐步渗漏某面采空区的可能，但因为十三层上覆岩层主要为四灰、白砂岩为主，岩性较为坚硬，不会出现整体大面积跨落的情况，因此，不会出现老空积水突然泄入某面的情况。针对上覆十一层老空积水害，在有疏放的条件下以疏放水为主。

3　矿区工作面顶、底板灰岩富水性评价

根据区内钻孔资料及本采区其他十三层煤工作面已开采的资料来看，影响本区十三层煤开采的含水层为顶板四灰和下伏本溪组徐灰、草灰含水层和奥陶系灰岩含水层。

3.1四灰

矿区内四灰厚6.85～7.3m，平均7.1m，为较纯的石灰岩，为十三层煤的直接顶板，开采十三层煤的顶板直接充水含水层。-50水平十一层东大巷施工四灰探水孔，揭露四灰无水。-300水平十三层东大巷沿十三层顶板四灰掘进，实际揭露四灰仅局部裂隙淋水，从-300水平七采区及-550水平七采区十三层煤开采对四灰实际揭露看，四灰富水性较弱，仅有少量裂隙水。四灰水对工作面正常开采影响较小。

3.2徐灰

徐灰为井田内主要含水层之一，厚度4.70～21.15m，平均12.66m，该含水层上距十三层煤底板41.3m，为开采十三层煤底板间接充水含水层。

3.3草灰

井田内内草灰厚1.80～10.20m，平均5.14m，底板下距奥灰顶板10.75m。其浅部从露头区接受地表水、大气降水和第四系砂砾层水的补给，因此其浅部富水性较强，往深部富水性变弱，由于草灰与徐灰和奥灰距离较近，因此其往往通过构造破碎带与两含水层发生水力联系，在开采十三煤时，尤其在构造发育处对草灰的富水性不容忽视。

3.4奥灰

奥灰厚达800m，是整个煤系地层的基底含水层，也是开采下组煤时的底板间接充水含水层。奥灰上距13煤层66.05～99.05m，平均79.01m，奥灰上距15煤层54.59～83.19m，平均64.86m。

4　矿区工作面涌水量分析

（1）根据工作面物探、钻探资料及周边徐、奥钻孔实际揭露资料，徐、奥灰富水性整体较弱。并根据突水系数计算公式计算均不具有突水的威胁，徐奥灰均未突水。因此，该工作开采过程中徐奥灰不会突水。

（2）工作面涌水量预计为：正常涌水量为4.5m3/h，最大涌水量7.2m3/h。工作面整体能够自然疏水，局部存有小的低洼，最大高差约0.8m，不会造成巷道大面积积水，因此对在局部低洼区域安设5.5KW排水泵。

5　矿区工作面开采水害威胁程度评价分析

影响工作面十三层煤开采的主要含水层有煤层底板的石炭系本溪组徐灰含水层以及奥陶系奥灰含水层。通过对工作面进行物探探查，物探结果运输巷存在一个徐灰异常区，对异常区施工了徐灰水文观测钻孔，钻孔实际揭露徐灰水压、水量均较小，同时该工作面周边钻孔实际揭露徐灰涌水量也较小，因此该工作面整体徐灰富水性差。根据周边奥灰钻孔的实际揭露，其个别水压虽然较高，但水量较小，富水性整体较弱。根据突水系数公式计算，该工作面徐灰、奥灰突水系数均小于临界突水系数，因此，该工作面底板徐、奥灰无威胁。

6　矿区工作面开采防治水措施

（1）有专人负责工作面推进中水情检查和监测工作，做到高度重视和密切监测。

（2）工作面一但开采，就要做好周围水文观测孔和工作面内涌水量、矿山压力观测等工作。工作面出现水量大于6m3/h的集中出水点，均要进行连续的水文观测。工作面集中出水量按一般规律正常增加达到120m3/h时，必须停采，并对水源、通道条件探查分析。

（3）做好开采过程工作面小断层监测工作，以防止以断层为通道的底板突水。当工作面推进长度为工作面斜长的整数倍左右时，对工作面底板破坏深度加大，因此，加强对工作面水情的观测，防止意外出水。

[1]庞渭舟，煤矿水文地质学 [M].煤炭工业出版社，1990.

[2]武强，赵苏启，孙文洁等.中国煤矿水文地质类型划分与特征分析 [J].煤炭学报：2013（3）.

[3]李风华，煤矿水文地质勘探现状及新的勘探技术分析 [J].煤炭技术，2015 （3）.

[4]张春霞，矿井水文地质信息管理与水害预测系统 [D].山东科技大学，2004.

P641.4+3文献码]B

1000-405X（2016）-3-46-1

尹武平（1985～），男，本科，工程师，研究方向为地质及矿井水文地质。