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[1- 5].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[6- 11].

　　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。

　　2.1 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。

　　2.2 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。

　　2.3 含（隔）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。

　　（1） 大青灰岩裂隙岩溶含水层厚度 2.25~9.63m,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。

　　（2） 本溪灰岩裂隙岩溶含水层厚度 1.4~11.72m.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。

　　（3） 奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层平均厚度110~160 m.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。

　　2.4 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。

　　2.5 矿井充水因素分析。

　　2.5.1 充水水源。

　　（1） 大青灰岩裂隙岩溶含水层水。金磊矿单位涌水量为 0.001 1~0.29 L/s·m,渗透系数为0.62~6.56 m/d,富水性较弱；启瑞矿单位涌水量为 0.003 7~0.18 L/s·m,渗透系数 0.111 6~3.086m/d,富水性较弱；裕丰矿单位涌水量为 0.00357~0.123 L/s·m,渗透系数 0.002 4~2.91 m/d,矿化度 0.646~1.064 g/L,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。

　　（2） 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。

　　（3） 奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层水。金磊矿单位涌水量为 0.883~18.15 L/s·m,渗透系数为0.95~11.54 m/d;启瑞矿单位涌水量 2.78 L/s·m;裕丰矿单位涌水量 0.0195~2.662 L/s·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。

　　（4） 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。

　　2.5.2 充水通道。

　　（1） 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。

　　（2） 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。

　　（3） 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。