煤矿水文地质特征及充水条件研究

煤矿水文地质特征及充水条件研究

本文分析了煤矿水文地质特征、矿井充水因素，以期望对煤矿水文地质特征及充水条件提供帮助。

标签：煤矿水文特征充水条件

0引言

煤矿在生产过程中，经常会有各种水源会通过各种充水通道在不同的程度下进入矿井。煤矿的充水不仅决定于矿井所处的自然地理条件、地质条件和水文条件，还决定与矿井建设和生产过程中开采活动对天然水文地质条件的改变，是一系列的自然因素和人文因素的共同影响造成的。所以矿井在开采前对其地质和水文条件进行勘探开发是非常必要的。

1煤矿水文地质特征分析

1.1含水层分析

第一，新生界冲洪积层孔隙含水组。新生界冲、洪积层主要由粘土、砂质粘土、粘土夹砾石组成，局部也会有砂砾层。该含水岩组为孔隙潜水含水层，水位的深度一般为1-20m之间，变化较大没有统一的地下水位。该含水层具有较强的富水性，所以对煤层开采充水的意义不大。第二，煤层顶板碎屑岩类砂岩裂隙含水层。滇东地区C1煤层顶板三叠系下统卡以头组为70-130m的的范围内，由8-20层的粗粒及细粒的砂岩组成，一般由10层组成，含煤总厚5-20m左右，该层以细粒砂岩和中粒砂岩为主，含裂隙承压水。该含水层的煤层顶板直接充水含水层，因其裂隙发育程度较差补给条件不良，富水性较弱，在通常情况下不会对开采造成较大的影响。不过在一些矿区受断层影响，裂隙发育，例如镇雄县局部煤矿区内此地层处于承压水位置，单位涌水量可达0.1-0.5L/s.m，渗透系数为0.01-0.05m/d。第三，灰岩岩溶裂隙含水层。还需要注意的是局部如果受到构造的影响会与下层的灰岩强富水层发生水利联系，这时富水性会增强，在形成灰岩水突入矿坑的通道时就会形成突水淹井事故，例如，位于恩洪矿区中的中能煤矿就因受断层F2导通影响，造成此矿区的埋深600m以下为突水区。第四，二叠系下统灰岩岩溶裂隙含水层。该含水层沉积厚度大，从出露和矿井资料及区域资料可以看出富水性强并且分布不均匀，在镇雄矿区以东玄武岩缺失地区，茅口组灰岩沉积厚度大于200m，岩溶裂隙发育，补给条件较好的地方会对煤矿坑造成突发水事故。地下水水位较为一致，当开采底部煤层时就是底板向矿坑充水的直接充水层。

1.2隔水层分析

第一，二叠系中、上段隔水层。本段煤层下起煤层60m煤层以上的煤层直到基岩剥蚀面，所以在钻探过程中部分钻孔会再该段发生冲洗液不同程度消耗的

现象，但是由于该层远离可采的煤层并且地下水补给条件较差，以消耗静储量为主，因而该段仍然可以作为隔水层来看待也可以看做是煤层与新生界孔隙潜水及地表水体的重要隔水层段。

第二，煤层底板隔水层。该隔水层位于煤层底到灰岩顶之间，主要由泥岩砂质泥岩、砂岩和薄层灰岩组成。隔水层内钻孔的厚度为7.76-46.63m之间，平均厚度为34m。该隔水层具有沉积稳定、岩层连续、完整的特征，是阻隔灰岩水突入矿坑的重要隔水层。该段局部会受到局部破坏，因而会将灰岩与二煤层之间的间距缩短，未来产生容易突水的危险，所以必须引起高度重视。

第三，中段砂泥岩隔水层。该层位于灰岩顶到灰岩底之间，主要由泥岩、砂质泥岩、粉砂岩组成，平均厚度为32.83m，该层的岩性具有变化大、厚度稳定、透水性强、隔水性好的特征，所以对上段含水层的水力联系具有重要作用。

第四，铝土质泥岩隔水层。该层位于二叠系石灰岩顶到煤底之间，主要由由铝土岩、铝土质泥岩、泥岩、砂质泥岩等组成，根据钻孔资料显示该隔水层的厚度为8m左右，具有沉积稳定的特性，在正常情况下可以阻隔氧气灰岩水从底版进入到矿坑处。

2矿井充水因素分析

2.1矿井充水因素分析

矿井充水的水源主要有以下几种：第一，地表水。为了保证矿井生产的安全建议在地表水四周留有设防的水警线，从而能够预留足够的防水煤柱，防患未来发生较大的水灾。第二地下水，矿井的灰岩岩溶发育具有不均匀的特征，局部岩溶裂隙发育时，该层的贮水空间、地下水补给、径流条件及富水性就会明显优于煤层顶板砂岩水，所以灰岩是煤层底板处充水的主要水源。三，大气降水以渗透形势直接流入矿产造成充水。四，煤层地表露头小窑及煤层采空区积水，这些积水多达上万方，甚至数十万方，在突然揭穿情况下会造成淹井事故。

煤矿矿井充水的通道主要有以下几种：第一，顶板充水通道。煤层顶板砂岩裂隙承压水一般都是沿砂岩裂隙和采动冒落裂隙进入巷道和工作面的，新生界冲洪积层水在建井的过程中可以直接进入井巷。第二，底板充水通道。该段内的石灰岩岩溶裂隙发育较好，地下水贮存丰富，流通较为通畅并且断层发育良好，因而将隔水层的连续性破坏的较为完整，而且使各个含水层之间发生水力联系，断层使煤层与底板之间的各个含水层的间距变小，甚至会产生对接，这样就为突水提供了便利的条件，再加上采用矿压和水压的作用，使得底板的隔水层进一步遭到破坏，底板水灾高水头的压力下沿着断层破碎带就在底板的薄弱处产生底鼓，容易引发矿井突水事故。

2.2影响充水程度的因素分析

影响矿井充水程度的因素主要有以下几种：第一，地形。地形直接影响矿井

水的汇集和排泄，也是控制矿井涌水量大小和防治工作的主要影响因素，主要表现为在矿井相对于当地侵蚀基准面的位置。对于不同的煤矿会有不同的地形，因而应该根据地形的有利因素来判断水源向矿井汇集的程度，从而判斷地表水对充水的影响大小。第二，井巷周围岩石的性质。井巷周围岩石如果为含税层则储存与其中的地下水就会成为矿井充水的重要水源，当井巷道周围为隔水层时如果隔水层的厚度不够或者强度不大，就无法阻止周围的水向矿井中充水。但是如果隔水层厚度大且强大大时就会形成天然的防水层阻止周围的水向矿井中充水。

充水岩层对矿井充水的影响分析。这主要取决于充水岩层的含水空间特性、厚度和分布范围，充水岩层还可以分为直接充水岩层和间接充水岩层，直接充水岩层对矿井的影响较大间接充水岩层对矿井的影响较小。

隔水岩层对矿井充水的影响。隔水岩层对矿井充水的影响主要取决于隔水岩层的阻力、厚度和稳定性等因素。

3结语

充水会对煤矿造成极大的损失，因而在开采过程中应该注意分析矿井周围的水文和地质条件，将充水的危害降到最低。

参考文献

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[2]章至洁，韩宝平，张月华.水文地质学基础[J].中国矿业大学出版社，2011.

[3]王双明.鄂尔多斯盆地聚煤规律及煤炭资源评价[M].北京：煤炭工业出版社，2006.