2023年南屯煤矿下组煤水文地质类型划分探讨.docx

南屯煤矿下组煤水文地质类型划分探讨 贺庆阳 【摘 要】通过对兖矿集团南屯煤矿矿井水文地质条件、充水因素等方面进行分析，以南屯煤矿实际根底资料为根底，结合对煤矿防治水规定的理解，划分了下组煤水文地质类型，为煤矿今后防治水提供根底资料，以期对矿井的平安生产提供参考。 【关键词】水文地质；充水因素；类型划分；下组煤 南屯煤矿由华东根本建设公司设计研究院设计，原煤炭部第二十八工程处〔后改为第一工程处〕建设，建井设计生产能力150万吨/年，采用一对竖井石门贯穿的方式开拓，中央风井抽出式通风的现代化矿井。煤矿位于山东省邹城市西部北宿镇、太平镇和中心店镇境内。流经本井田的河流主要有白马河和沙河。 1.地质概况 兖州煤田总体为一轴向北东的不对称向斜构造。南屯井田位于向斜南翼，总体呈单斜构造，但井田东北部～东部存在多个褶曲，幅度较大的为219号孔向斜，其余褶曲幅度均较小。主要含煤地层为二叠系山西组和石炭-二叠系太原组，为华北型含煤建造。井田地层系统自上而下分别为：第四系〔Q〕、侏罗系〔J〕、二叠系〔P〕、石炭系〔C〕和奥陶系〔O〕。 2.矿井水文地质条件 2.1含水层 井田内对矿井下组煤生产有影响的主要含水层自上而下有：太原组十下灰含水层，本溪组十三、十四灰含水层，奥灰含水层。其中，直接充水含水层为太原组十下灰砂岩含层。 2.1.1太原组十下灰含水层 厚度0.85～9.03m，平均5.08m，井田内西部薄，中北部、东部较厚。灰色-褐灰色-灰黑色石灰岩，属于岩溶裂隙承压水。单位涌水量0.032237L/s·m，矿化度0.27～2.187g/L，水质类型HCO3·Cl—Na·Ca、HCO3·SO4—Ca·Na、HCO3—Na·Ca型，富水性弱，该含水层对矿井充水具有初期大，后期小的特点。在下组煤开采的充水含水层中，十下灰水虽然占矿井涌水量的比例较大，但对矿井平安生产不构成威胁。 2.1.2本溪组十三灰含水层 十三灰厚度0～17.45m，平均8.64m，中南部、西南部较薄，西北和东部较厚。岩性一般以致密、坚硬、含少量方解石晶体的石灰岩为主。单位涌水量0.1874L/s·m，渗透系数1.9402m/d，为HCO3—K+Na类型水，矿化度分别为0.838g/L。整体富水性弱，地面钻孔共有6个钻孔在十三灰处发生漏水，漏失量0.6m3/h至全漏失。十三灰是下组煤开采的间接充水含水层，由于富水性不均一，水位较低，对下组煤开采威胁较小，但要注意在构造裂隙处其与奥灰的水力联系。 2.1.3本溪组十四灰含水层 十四灰厚度0～19.21m，平均7.69m，厚薄不均，灰白～灰色石灰岩，块状，致密，隐晶质，常呈分层出现。十四灰岩富水性弱，单位涌水量0.000115～0.009799L/s·m，为弱含水层，水质类型为HCO3—K+Na、HCO3—Na·Mg、HCO3·SO4—K+Na、SO4—Ca·Mg型，矿化度为0.334～2.66g/L。 2.1.4奥灰含水层 井田内揭露奥灰最深的钻孔为NO2-1孔，厚度182.11m，多数钻孔揭露灰岩50m左右。井田内奥灰单位涌水量0.0003436～0.39312L/s·m，富水性从弱至中等，水质类型为SO4—Ca、SO4—Ca·Mg、SO4—Ca·Na等类型。局部钻孔自奥灰顶部至终孔均有漏水现象，说明局部区域奥灰上部溶隙-裂隙较发育，为奥灰水提供储存空间。 2.2断层 据精查期资料，井田边界的峄山断层、皇甫断层均为弱导水性断层，西部马家楼断层为导水断层。据深部补充勘探过程中二维、三维地震勘探的结论，东部峄山断层也为导水断层。本井田东部的峄山断层和西部的马家楼断层均属于导水断层。 井田内断层较发育，现有勘探资料以及井下揭露资料说明，大多数断层含水性弱，南屯井田现发现落差≥10m的断层48条，其中落差≥10～20m的断层25条，≥20～50m的断层14条，落差>50m的断层9条。落差大于80m的断层导致断层上盘煤层与奥灰直接对接，也是奥灰突水的危险地段。 3.矿井涌水量 矿井投产时全矿总涌水量仅90m3/h，1975年6月起开始增大，1983年10月26日最大为732m3/h。 1974～1983年矿井涌水量处于上升阶段，总体上随着井巷长度及开采面积的增加以及六、七采区水下泄，矿井涌水量平均值和最大值均呈现上升的趋势。1984～1992年矿井涌水量呈缓慢下降趋势。 矿井自2022年10月份开始回采下组煤，矿井下组煤回采平均涌水量为31.78m3/h，最大涌水量为51.48m3/h〔2023.2〕，下组煤涌水量不均匀系数为1.03～1.25，平均1.17。 根据2023年南屯生产矿井地质报告预计结果，预计下组煤正常涌水量133m3/h，最大涌水量为293m3/h。 4.下组煤水文地质类型划分 4.1受采掘破坏或影响的含水层的富水性及补给条件 下组煤开采，直接充水含水层为十下灰，十三灰、十四灰、奥灰为间接充水水源。十下灰单位涌水量〔q〕：0.032237L/s·m，富水性弱；十三灰单位涌水量〔q〕：0.0000024～0.00000577L/s·m，富水性弱；十四灰单位涌水量〔q〕：0.000115～0.009799L/s·m，富水性弱；奥灰单位涌水量〔q〕：0.0003436～0.39312L/s·m，富水性弱～中等。上述含水层的富水性弱～中等〔表1〕，补给条件差，属中等型。 表1 矿井充水含水层富水性等级〔下组煤〕 4.2矿井及周边老空水分布状况 南屯煤矿南邻北宿煤矿，西邻山东里能里彦矿业，西北邻鲍店煤矿，东北邻东滩煤矿，根据最新调查资料，里彦煤矿、鲍店煤矿和东滩煤矿靠近南屯井田一侧200m范围内无采掘活动和积水体存在；北宿煤矿靠近南屯井田一侧200m范围内有积水区5处，分别为18611积水区，最大积水深度9.36m，积水面积1.15万m2，积水量0.38万m3；14710积水一区，最大积水深度8.80m，积水面积7.47万m2，积水量2.49万m3；14710积水二区，最大积水深度2.20m，积水面积1.68万m2，积水量0.56万m3；7700积水区，最大积水深度16.30m，积水面积15.56万m2，积水量5.19万m3；1868积水区，最大积水深度4.3m，积水面积0.38万m2，积水量0.13万m3，对矿井平安生产无影响。 井田内积水区1处，为1604西部采空积水区，最大积水深度4.8m，积水面积0.80万m2，积水量0.24万m3。今后在其附近采掘，需超前探放。上述积水位置、范围、积水量等均清楚，总体评价为中等型。 4.3矿井涌水量 通过下组煤开采时的涌水量观测，涌水量随着巷〔下转第85页〕〔上接第33页〕道揭露长度和采掘工作面范围的增加，呈逐渐减少至稳定的趋势，总量不大，根本在30m3/h左右，最大51.48m3/h〔2023年2月〕。预计下组煤正常涌水量为133m3/h，最大涌水量为293m3/h。矿井正常涌水量和最大涌水量类别均属简单型。 4.4采掘工作面突水量 下组煤开采以来，最大涌水量51.48m3/h，变化幅度不大。未出现影响生产的突水，属简单型。 4.5开采受水害影响程度 16上、17煤开采，一方面受16上煤顶板十下灰的影响，另一方面受底板奥灰水的影响。本矿井开采16上、17煤时，涌水主要是巷道淋水形式，水源为顶板十下灰水，水量不大，最大涌水量51.48m3/h〔含工业用水〕。16上、17煤奥灰突水系数大于0.1的区域主要在井田东北部。矿井开采下组煤局部带压采掘工程受水害影响，但不影响矿井平安。开采受水害影响程度类别属中等型。 4.6防治水工作难易程度 矿井防治水工作主要有：井上、下水文地质补充勘探，建立了水文动态观测网；井下探放水，井下物探探测含水构造，留设断层煤柱、回采工作面底板破坏深度探测、防排水设施安装等，较易于进行，防治水经济技术效果好。防治水工作难易程度类别属中等型。 5.结论 综上所述，根据煤矿防治水规定第十一条矿井水文地质类型划分的依据和原那么，开采下组煤矿井水文地质类型为中等型。 根据矿井目前生产现状和生产规划情况，对矿井现存和潜在水害进行分析认为，下组煤开采主要存在老空水害、顶板水害、底板水害、封闭不良钻孔水害等。矿井应在开采过程中对以上问题加以重视。 [科] 【参考文献】 [1]煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准MT/T1091-2023. [2]国家平安生产监督管理总局.煤矿防治水规定[S].2023，9，21. [3]中华人民共和国国土资源部.煤泥炭地质勘察标准[S].DZ/T02105-2002.