小煤矿开采水文地质存在的问题及防治措施

小煤矿开采水文地质存在的问题及防治措施

小煤矿开采水文地质存在的问题及防治措施

随着资源储量的不断减少，开采深度的不断加大，煤矿的开采环境渐趋复杂，水害问题突出，尤其是地方小煤矿，形势更加严峻.因此，合理了解矿井水文地质条件是保证煤矿安全生产的前提和必要条件，更是提高煤矿生产工作效益和良好社会效益的重要措施.

1矿区概况

目前，沙河市小矿井均处于停产阶段，井田范围均被第四纪沉积物覆盖，勘探深度范围内，地层自下而上为奥陶系，石炭系，二叠系及第四系。含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组。随着多年的开采，煤炭储量不断减少，仅剩下组煤可供开采。矿井地质构造简单，有少量岩浆岩侵入。

2下组煤开采充水条件分析

1矿井水文地质背景

矿区属于邯邢水文地质单元中基本独立且封闭的百泉水文地质单元。单元东北界为邢台大断层;西界为寒武系中统毛庄组相对隔水层;南界为北名河地下分水岭。地下水总体流向为NNE-NE向，至邢台百泉排泄。

2地表水对煤层的开采影响矿区范围内无大的地表水体，仅洪水季节有短暂水流。邻近矿井多年的开采实践证明，地下开采不会受到地表水系影响。因此，可以确定下组煤不会受到地表水影响。

3含水层

井田内对开采9号煤产生影响的主要含水层有大青灰岩裂隙岩溶含水层、本溪灰岩裂隙岩溶含水层、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。

大青灰岩裂隙岩溶含水层厚度

25~

9.63m,岩性为灰、深灰色石灰岩，窝状溶孔与小溶洞发育，裂隙多被方解石或泥质充填或半充填。正常情况下可疏性较强。可以实现对大青灰岩含水层的可控疏降。

本溪灰岩裂隙岩溶含水层厚度

1.4~1

1.72m.岩性为深灰色含泥质灰岩，局部岩溶裂隙发育。富水性很不均一，局部可能与奥灰存在一定的水力联系。岩溶裂隙联通性好，可注性强，进行全面注浆改造后可形成稳定的隔水层。

奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层平均厚度110~160m.岩性主要为巨厚层状灰岩、角砾状灰岩等组成，岩溶裂隙发育富水性强，补给量大，一般难以疏干，为矿井的间接充水水源，一旦存在隐伏构造及导水裂隙，将成为主要补给水源和矿井突水水源。因而是下组煤安全开采的重点防治与预防对象。

4地下水的补给径流与排泄条件

地下水的主要补给来源是大气降水和沟谷河床渗漏。煤系地层灰岩含水层除接受渗漏补给外，在构造影响下局部接受奥陶系灰岩地下水的补给。除奥灰含水层外，各含水层天然补给量较小，径流条件较差。地下水径流受地形、地质构造控制，形成7个径流带。受采矿、工农业生产和生活用水的影响，地下水主要以人工排泄为主。

5矿井充水因素分析

大青灰岩裂隙岩溶含水层水。金磊矿单位涌水量为

0.0011~0.29Ls m,渗透系数为0.62~

56md,富水性较弱;启瑞矿单位涌水量为0.0037~0.18Ls m,渗透系数0.1116~

3.086md,富水性较弱;裕丰矿单位涌水量为0.00357~0.123Ls m,渗透系数0.0024~

91md,矿化度0.646~

1.064gL,富水性中等。含水层位于为9号煤顶板冒落范围内，煤层开采后，顶板淋水更加突出，是煤层开采的直接充水水源之一。

本溪灰岩裂隙岩溶含水层水。富水性中等，在局部与奥灰存在水力联系的块段富水性较强。是煤层开采的直接充水水源之一。含水层与上下软岩层形成下组煤与奥灰含水层间的相对隔水层。

奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层水。金磊矿单位涌水量为0.883~1

8.15Ls m,渗透系数为0.95~1

1.54md;启瑞矿单位涌水量

78Ls m;裕丰矿单位涌水量0.0195~

662Ls m.开采下组煤时，由于奥灰水的水压力较大，富水性强，可能会通过隐伏构造或采煤裂隙涌入矿井，成为矿井的主要水患。因此应采取有效的防治措施，保证安全。

老空水。矿井周边小煤矿开采活跃，开采历史较长，不同阶段生产形成的采空区积水范围、积水量不清楚。当采掘工作面接近或揭露采空区积水时，老空水将成为矿井的直接充水水源，老空水突水迅速，水量大，危害极大，要重点防范。

断层。金磊矿仅发现一条正断层，设计的运输和回风大巷将穿过该断层，断层的导水性及富水性未知。启瑞矿掘进过程中发现并揭露7条不导水断层，控制程度较高。裕丰矿仅在边界2条落差较大的断层。矿井中其它区域不排除存在导水及富水断层的可能，煤层的采动影响也可能造成断层的活化而导水，尤其当断层导通奥灰含水层时威胁安全开采。为确保掘进及回采安全，应采取超前探放水措施，做到有疑必探，先探后掘的原则，保证安全生产。

陷落柱。煤矿中均未发现陷落柱，根据相邻矿井资料，矿区具有陷落柱发育的条件，不排除在井田范围内存在导水陷落柱的可能，尤其是在采煤过程中，初始的地应力平衡会遭到破坏，改变部分陷落柱的水文地质特性，导通含水层水，形成矿井危害。因此，下组煤开采过程中应引起注意，查明陷落柱的发育情况，预留安全煤柱及采取其它相应的预防措施。

采煤引起的导水裂隙。矿井生产中，形成的冒落带和裂隙带可能联通含水层水和老空水进入矿井，底板裂隙带将降低相对隔水层的阻水能力，尤其是采动裂隙与导水构造联通诱发奥灰突水。成为矿井重要的充水通道。应引起高度重视。

3矿井涌水量

根据大青灰岩含水层所占比例折算，综合利用单位降深法计算及富水系数比拟法分别可知，金磊矿矿井涌水量包括-109m和-220m两个水平涌水量构成，其正常涌水量和最大涌水量为分别为318m3h、

572m3h.启瑞矿矿井正常和最大涌水量分别为124m3h、237m3h.裕丰矿井正常和最大涌水量为32m3h、60m3h.

通过以上的计算分析可知，开采下组煤时的矿井涌水量中顶板冒落范围内的大青灰岩含水层水构成了矿井涌水量的大部分水源，大青灰岩含水层的厚度小，富水性弱至中等，一般情况下可以进行可控疏降。其它充水水源中本溪灰岩含水层岩溶裂隙发育程度受构造影响，局部可能与奥灰存在一定水力联系，奥灰含水层厚度大，储存量及补给量大，一旦导通成为上覆含水层的主要补给水源，对矿井安全造成威胁。并且由于该区小煤矿生产形成的采空区积水范围和积水量不清，当采掘接近或揭露采空区积水时，将成为直接充水水源，因此，应引起足够的重视。

4防治水措施

4.1巷道掘进前防治水措施

巷道掘进前采用井上、下综合探测技术，以查明设计采掘区域可能存在的导水构造、老空水分布、巷道底板及侧方含水异常区的分布情况。对于圈定的含水异常区，必须利用钻探方法进行探查。

根据探查结果，制定相应的治理方案与措施，为巷道安全掘进奠定基础。

4.2巷道掘进阶段防治水措施

物探超前探。在巷道掘进前首先采用综合物探手段进行超前探测，确定地质异常体位置和范围。鉴于物探结果的多解性，应采用多种物探方法进行互相印证，以提高探测结果的可靠性。

钻探超前探。巷道迎头至少布置3个斜下方的超前探查孔，以控制巷道正前方、两侧及底板含水构造。实际超前距和套管按《煤矿防治水规定》执行。