矿井区域水文地质特征思考范文

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摘要

为了公司七采区后组煤能够安全带压开采，根据全矿井水文动态规律，从突水事故特征、涌水量、历年水文观测数据三个方面对六采区水文地质特征进行了分析总结，对今后矿井生产，特别是七采区后组煤开采过程中的防治水工作提供了技术依据。

关键词

采区水文地质特征；水文动态观测

山东盛泉矿业有限公司是开采50多年的老矿井，资源匮乏，上组煤2、4、6煤层已基本回采完毕，目前正在开采高灰、高硫的后组11、13、15煤层。11、13、15煤层距离底板徐奥灰较近，工作面开采受底板承压水威胁。矿井分为两个水平，分别为-115m、-250m水平，六采区后组位于矿井-250m水平，六采下山采区于2004年进行开拓、开采，至今已生产了11、13、15三个煤层，其中11煤层已基本回采完毕，13煤层还剩1个工作面（61304工作面目前正在生产），15煤层已进入采区回收阶段。最深开采标高达到了-500m，为保证六采区后组煤工作面能够安全带压开采，防治水专业做了大量的工作，自2005年至今积累了大量的六采区水文观测资料，有必要对六采区水文地质特征进行一次综合分析，查明各含水层的富水特征以及含水层之间的联通性，对今后矿井生产，特别是七采区生产提供可了靠的技术数据。

1六采区水文地质特征研究

六采区位于矿井西北部，西北部为F2断层，南部为F14断层，东部以F13断层与五采区相邻、以F3断层与七采区相邻，六采区目前处于煤柱回收阶段，除剩余3个工作面（61304、61504、61503）其他已基本回采完毕。六采区开拓、开采过程中收集了大量的水文地质资料，下面从突水特征、涌水量、水文动态观测三个方面对六采区水文地质特征进行分析总结。

1.1六采区历年突水特征分析自矿井六采区开拓以来，六采区先后经过7次突水、出水事故，其中四灰出水事故6次，占86%；奥灰出水事故1次，占14%。六采区四灰突水点多，突水量不大，说明四灰富水性比较普遍但不强，且为裂隙型水；四灰的水压并没有随埋深增加而明显增加的特征，说明六采区水文地质单元相对独立，与其他水文地质单元之间水力联系较差，甚至不发生联系。四灰突水后最大突水量和稳定突水量比值较大，在0.8~2.5之间，说明四灰发生突水时，动态水补给不充足，反映了井田内四灰水以静储量为主。四灰突水的通道都为巷道掘进揭露四灰或放炮产生裂隙导致，说明在区域范围内四灰作为底板水对11煤层工作面开采影响不大，但考虑其13煤层顶板水，将成为13煤层工作面开采的主要充水水源。六采区奥灰突水点少，突水量不大，说明奥灰富水性不强，且以裂隙型水为主。奥灰水温比较稳定，基本上在22°~23°C，说明井田范围内奥灰含水层与外界的交换能力差。奥灰总体突水量不大，说明井田范围内奥灰岩溶径流带发育差，即奥灰岩溶不发育。每次奥灰突水的通道都为断层，说明在本井田范围内断裂构造是引发奥水突水的主控因素。六采区虽然没有发生徐草灰突水事故，但通过全矿井2次徐灰突水事故分析，徐草灰的突水特征与奥灰比较相似。

1.2六采后组煤开采区域涌水量分析六采区充水水源主要为徐草灰及奥灰，随着六采区开采深度的延伸，巷道在开拓过程中直接揭露四灰含水层时，发生多次四灰突水事故。当开采下组13、15煤层时，四灰含水层成为主要充水含水层，矿井涌水量增大；同时由于徐、奥灰水的疏放，也增大了矿井涌水量。随着四灰的疏干，六采区涌水量的大小基本取决于徐、奥灰含水层的疏放。六采区的涌水量总体波动幅度不大，水量相对稳定，说明六采区的水文地质条件简单，供水水源比较清晰。最大涌水量、最小涌水量和平均涌水量变化不大，说明在整个六采区范围内，供水水源不存在突变性，且最大涌水量和平均涌水量比值在1.0~1.5之间，说明供水水源无论是类型还是水量都相对稳定。

1.3六采区水文动态观测数据公司自2004年至2015年，共计施工27个钻孔，其中徐草灰钻孔21个、奥灰钻孔6个。通过多年疏放，徐草灰水位由2004年10月份的-213.0m（04徐1水文观测孔）降至2015年10月底的-292m（15徐1水文观测孔），降幅达79m；奥灰水位由2005年5月份的-193.2m（05奥1水文观测孔）降至2015年10月份的-277m（15奥1水文观测孔），降幅达84m。通过施工疏放水钻孔对底板徐草灰、奥灰含水层进行疏放，水位降幅较大，说明徐草灰、奥灰富水性不强，且以裂隙型水为主。徐草灰、奥灰与外界的交换能力差，六采区水文地质单元相对独立，与其他水文地质单元之间水力联系较差，甚至不发生联系。

1.4六采区水文地质特征通过从六采区突水特征、涌水量构成、水文动态观测数据三个方面分析，总结出六采区水文地质特征如下：（1）区域内地质构造对水文动态规律影响不大，只有F14断层对六采区水文动态有一定影响。（2）区域主要涌水量取决于徐、奥灰含水层的疏放量。（3）四灰的富水性在井田内各采区水文地质单元相对独立，不同水文地质单元之间水力联系较差，甚至不发生联系。（4）区域涌水量随开采面积增大而增大，然后趋于稳定后开始减小。

2提出七采区水害防治技术途径及实施情况

2.1七采区水害防治技术途径七采区位于六采区东部，以F3断层相邻，水文地质特征具有类比性，根据六采区水文地质特征，对七采区后组11、13、15煤层开采提出了以下水害防治技术途径。（1）在七采区施工徐草灰、奥灰及四灰水文观测孔，实时观测水压数据，工作面开采前对工作面底板含水性进行物探，根据物探结果在含水异常区施工疏放水钻孔，不断对底板含水层进行疏水降压。并对观测数据进行整理存档。（2）根据七采区开拓设计方案，制定F14断层及相连断层探查方案，探查确定断层位置后，根据《煤矿防治水规定》留设断层防隔水煤岩柱。开采施工时严禁进入断层防水煤柱内施工。（3）开采七采区11煤层时，先施工水文观测孔对四灰水文情况进行初步探查，掌握初步数据，开采13煤层时，巷道首次揭露四灰时，必须编制专门的探放水设计，对四灰富水性进行探查，提前制定防治措施，保证巷道安全施工。（4）控制工作面开采跨度，由于盛泉井田落差小于5m的断裂构造十分发育，对底板隔水强度和隔水性能的降低影响很大，因此工作面开采后，矿山压力对底板的破坏深度，要比同样开采尺度下构造不发育的矿井底板破坏深度大。为了减少底板破坏深度，防止底板破坏型的工作面突水，建议下组煤开采的跨度（斜长）不要超过120m，特别是15煤层开采最好控制在90m左右。

2.2七采区防治措施实施情况七采区自2010年开始开拓双下山，首先开采七采区十一煤层，根据提出的七采区水害防治技术途径，公司2013年在七采区施工了四灰、徐草灰、奥灰水文观测孔，四灰水位为-365m（水压0.01MPa，钻孔标高-366m），水量0.5m³/h；徐草灰水位为-272m（水压0.94MPa，钻孔标高-366m），水量1m³/h；奥灰水位为-253m（水压1.13MPa，钻孔标高-366m），水量6m³/h；可以看出：徐草灰、奥灰水压虽然较大，但水量较小，说明徐草灰、奥灰富水性不强，且与外界联系较差，甚至无联系，四灰、徐草灰、奥灰之间不存在连通性。公司71102运输巷对F14及F14相连断层F4断层进行了探查，经探查F4断层不含水也不导水，F14断层对盘奥灰含水层，钻孔揭露F14断层是钻孔出水，水压为1.36MPa，出水量10m³/h，后逐渐降为1.1MPa、5m³/h，根据《煤矿防治水规定》对F14断层留设了防水煤柱后，对钻孔进行封孔。由此可以看出F14断层也对七采区水文地质特征有一定影响。

3结论

通过对六采区区域水文地质特征研究，采用类比法提出七采区水害防治途径并有效实施，六、七采区水文地质特征具有相似性，将六采区开采过程中出现的问题及好的做法运用到七采区，首先是在七采区施工了水文观测孔，对F14断层进行了探查并留设了防水煤柱，工作面开采前及时进行物探，避免了水害事故的发生，为下一步开采13煤层时对四灰探查，开采15煤层加强底板徐草灰水的疏放均提出了可靠的技术依据。研究分析结果对七采区开采期间的水害防治管理具有实际性意义，更适合实际生产需要，保证了七采区后组煤安全带压开采。

作者：高岩 杨旭 单位：山东盛泉矿业有限公司