大屯煤田姚桥煤矿水文地质特征及矿井水害防治措施

１井田水文地质条件

大屯矿区姚桥井田南、北、西三面被大断层所切割，为一倾向北北西的单斜构造。井田南部、西部边界分别受Ｆ１４、Ｆ１８断层的影响，煤系地层与对盘侏罗白垩纪上部弱含水地层对接，补给不畅，形成隔水边界。井田北面受Ｆ１９断层的影响，煤系地层与对盘奥灰地层下部及寒武纪弱含水层对接，由于断层落差较大、断层破碎带较宽，断层局部可能含水，但总体

使Ｆ１９断层成为一相对隔水边界。井田湖区北部边界，受袁堂断层的影响，井田内煤系地层出露，直接覆盖于煤系地层之上的第四系底部含水层，与之产生水力联系，成为露头区煤层开采时主要补给水源。井田北部煤系地层上方沉积了巨厚的侏罗白垩地层，致使井田深部地下水运动缓慢。故而姚桥井田为一相对独立的封闭—半封闭的水文地质单元

（图１），其主要含水层如下。

１．１第四系松散含水层组

第四系地层在井田内由北东南西逐渐增厚，厚度１００．７０～２２６．８０ｍ，平均１６３ｍ。其中，湖区厚

１０４．１～１６３．６ｍ．分为６个含水组和５个隔水组，岩性

主要由粘土、砂质粘土、混粒土、砂层组成。含水砂层厚度变化较大。由于Ⅴ含、Ⅵ含局部合并，通常将Ⅴ含、Ⅵ含统称为“底含”。井田东南、西南煤层露头区，当井巷揭露底含及下伏风化砂岩或工作面回采导水裂隙带波及底含时，底含就成为矿井充水的主要补给水源。

１．２上侏罗统底部砾岩含水层

该层厚度１６～２８ｍ，砾径约２～５ｃｍ，砾石成分灰

岩、石英岩、砂岩等，溶洞裂隙发育，钻孔揭露普遍漏水。徐庄矿主井施工至该层时发生四次突水，其中三次淹井。据第二次淹井资料：水位高程为

２２．０１ｍ，最大水量２１０ｍ３／ｈ，水质为ＳＯ４－Ｃａ型。该层距煤系地层约３００ｍ，对建井有一定威胁，但对煤层

开采一般无影响。

１．３下石盒子组底部分界砂岩含水层

该层厚度７～３０ｍ，平均厚１０ｍ，浅灰、

灰白色，中大屯煤田姚桥煤矿水文地质特征及矿井水害防治措施

程萍荣

（中国煤炭地质总局１４７勘探队，江苏徐州２２１６１１）

摘

要：姚桥煤矿开采水文地质资料表明，煤层开采矿井的直接充水含水层———山西组煤层顶、底板砂岩裂隙含水

层组与太原组灰岩岩溶裂隙含水层一般以静储量为主，富水性较弱；第四系松散含水层组、下石盒子组底部分界砂岩含水层、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层、老窑水主要是通过断裂或导水裂隙向矿井充水，故而提出了留设保安煤柱，探放断层水、老窑水等针对性的水害防治措施。

关键词：矿井水害；充水含水层；充水因素；防治措施；姚桥煤矿中图分类号：ＴＤ７４５

文献标识码：Ａ

作者简介：程萍荣（１９６３—）女，工程师，现从事煤田地质、水文地质

工作。

收稿日期：２００７－０４－２６责任编辑：葛晓云

图１

姚桥矿区构造地质图

Ｆｉｇｕｒｅ１ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍａｐｏｆＹａｏｑｉａｏｍｉｎｉｎｇ

ａｒｅａ

文章编号：１００４－９１７７（２００７）０４－００５１－０３

中国煤田地质

ＣＯＡＬＧＥＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ

Ｖｏｌ．１９Ｎｏ．４Ａｕｇ．２００７

第１９卷４期２００７年８月

第１９卷中国煤田地质

粗粒结构。钻孔揭露时常漏水、最大漏失量１５ｍ３／ｈ以上。东风井施工至该层位时初始涌水量８０ｍ３／ｈ，属构造裂隙水。１９９０年３月施工的Ｈ８３号孔水位为－１７８．６６ｍ，注水试验注水入量为１．７０Ｌ／ｓ，单位吸水量为０．０１６Ｌ／（ｓ・ｍ）。该含水层距７号煤层４５ｍ￣７８ｍ，平均约６０ｍ，一般情况下对煤层开采无影响，当综采放顶煤厚度较大，“两带”发育高度增大时，导水裂隙带波及到该含水层，通过采后老塘补给矿井。

１．４山西组煤层顶、底板砂岩裂隙含水层组

７号煤层顶板距分界砂岩一般厚度６０ｍ，其中发育３～４层浅灰、灰白色中细砂岩，砂岩含水层层数及厚度均不稳定且变化较大，厚度１３～４３ｍ不等，平均厚度２２ｍ。钻孔揭露时漏水孔很少，裂隙发育不均，局部裂隙含水，但富水性较弱，属裂隙含水层。水位为－１２７．８７ｍ，２０００年２月该孔水位为－１６６．０３ｍ，水位年均降幅２．９４ｍ。邻近井田钻孔抽水试验资料ｑ＝０．００６１／ｓ・ｍ，Ｋ＝０．０２ｍ／ｄ，矿化度２．２ｇ／Ｌ，水质类型ＳＯ４－（Ｋ＋Ｎａ）型。

７号煤层距太原组约５０ｍ，以浅灰色、灰白色细中粒砂岩为多，其厚度变化大体为走向上东西簿中部厚，倾向上由浅至深有变簿趋势。当断层裂隙较发育，并具有一定的储水条件时，揭露水体，也可发生局部突水，但一般以静储量为主，水量衰减很快，不久既疏干。例如１９９７年６月，中央采区回风下山施工至－８５０ｍ水平附近时，巷道揭露７煤层底板厚层砂岩，由于裂隙较发育，发生突水，最大涌水量４０ｍ３／ｈ，不久即被疏干。

１．５太原组灰岩岩溶裂隙含水层

该组地层总厚为１５６ｍ，共含灰岩１４层，影响煤层开采的主要是Ｌ４灰和Ｌ１２灰。

１．５．１Ｌ４灰

分布较稳定，厚度３．３５￣１２．５４ｍ，平均厚８．８ｍ。上距７煤底板４８．５ｍ￣９３．３ｍ，一般为７８．４ｍ。距８煤底板一般为４１ｍ。下距１７号煤一般４５ｍ。其岩性为灰—深灰色，中厚层状，致密坚硬，含燧石结核，局部溶洞裂隙发育，是矿井主要充水含水层。

据１９７３年施工的７１１号孔资料，水位标高＋３４．３７ｍ，ｑ＝０．０７８Ｌ／（ｓ・ｍ）；１９９８—２０００年湖区水文地质补充勘探钻孔抽水资料，ｑ＝０．００３￣０．１Ｌ／（ｓ・ｍ）。由于受矿井长期排水的影响，Ｌ４灰水位逐年下降，１９９０年施工的９０－１号孔Ｌ４灰水位为－３００．９４ｍ，２０００年７月水位为－４５６．０２ｍ，２００２年１２月水位为－４６２．６３ｍ，水位年均降幅１３．５ｍ。说明井田中、东部，矿井开采及钻孔疏放水对Ｌ４含水层疏放降压明显，同时也说明Ｌ４含水层水以静储量为主。

从历年来井下Ｌ４灰含水层探放水情况看，浅部Ｌ４含水层溶相对发育，向井田深部岩溶有逐渐不发育的趋势：１９９３年７月，在－４００ｍ东三轨道大巷施工的Ｆｓ－８放水钻孔最大涌水量达３００ｍ３／ｈ，至２００２年底涌水量为５ｍ３／ｈ，说明－４００ｍ水平Ｌ４灰含水层局部富水性较强。１９９８年１０月至２０００年７月，在－６５０ｍ水平东七至东五大巷共施工８个Ｌ４灰探放水钻孔，钻孔均有不同程度的涌水现象，但钻孔涌水量普遍较小，其中最大涌水量为６．８ｍ３／ｈ，累计钻孔涌水量约为１２ｍ３／ｈ，说明－６５０ｍ水平Ｌ４灰含水层富水性较弱。２００２年３月至６月在－８５０ｍ水平Ｌ４个放水巷施工４个放水钻孔，结果无水；２００３年１１月—１２月在－８５０ｍ水平西九轨道大巷施工４个探放Ｌ４灰水钻孔，其中３号孔出水，最大水量仅１．５ｍ３／ｈ，说明－８５０ｍ水平Ｌ４灰含水层富水性极弱。

Ｌ４含水层总体特征是：浅部或构造发育区富水性较强，随埋深增加，富水性逐渐减弱，到井田深部，由于含水层径流条件差，岩溶不发育，含水性较弱。受断层影响，不同块段呈现不同的水位特征，局部连通性较差。Ｌ４灰含水层为一以静储量为主的中等富水性含水层。

１．５．２Ｌ１２灰

平均厚度５．１ｍ，浅灰—灰黑色，中厚层状，为２１煤直接顶板。据徐庄井田Ｄ１７号孔抽水资料：ｑ＝０．００８Ｌ／（ｓ・ｍ），矿化度４．４１７ｇ／Ｌ，水质为ＳＯ４－Ｃａ・Ｎａ型，该灰岩富水性弱，是２１煤开采直接充水含水层。由于厚度仅５．２ｍ，容易被断层切割成局部块段而不易形成统一的含水体。该层灰岩富水性较弱。１．６奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层

本井田８７０１孔揭露厚度为６０４．７３ｍ，湖区水文地质补勘试验工程中有二个钻孔揭穿全层，厚度为５００．４５￣５６９．３０ｍ。奥陶系分为中、下奥陶统６个地层组，奥陶系灰岩岩溶含水层为区域性强含水层。正常开采山西组煤层时，由于与奥灰相距较远，一般威胁不大。受袁堂断层等大断层的影响，由于断层上盘开采煤层与奥灰含水层对接，在其附近开采煤层时；或当开采太原组１７、２１煤层，由于与奥灰相距较近（与２１煤平均相距５５ｍ），奥灰水压较大、断裂发育时，存在水害威胁、是矿井防治水工作的重点。２００２年１０月，邻近矿井三河尖煤矿２１煤首采工作面底板发生奥灰含水层突水，最大涌水量２１７０ｍ３／ｈ，稳定涌水量１０２ｍ３／ｈ左右，造成淹水平的水害事故。

受矿井开采的影响，奥灰含水层水位呈连续下

５２