南屯煤矿下组煤水文地质类型划分探讨

1、    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，以南屯煤矿实际基础资料为基础，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基础资料，以期对矿井的安全生产提供参考。【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基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。

2、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0.859.

3、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0.272.187g/l，水质类型hco3·clna·ca、hco3·so4ca·na、hco3na·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，但对矿井安全生产不构成威胁。2.1.2本溪组十三灰含水层十三灰厚度017.45m，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

4、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hco3k+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019.21m，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0.0001150.009799l/s·m，为弱含水层，水质类型为hco

5、3k+na、hco3na·mg、hco3·so4k+na、so4ca·mg型，矿化度为0.3342.66g/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0.00034360.39312l/s·m，富水性从弱至中等，水质类型为so4ca、so4ca·mg、so4ca·na等类型。部分钻孔自奥灰顶部至终孔均有漏水现象，说明部分区域奥灰上部溶隙-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

6、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表明，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1020m的断层25条，2050m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。19741983年矿井涌水量处于上升阶段，总体上随着井巷长度

7、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。19841992年矿井涌水量呈缓慢下降趋势。矿井自2006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（2008.2），下组煤涌水量不均匀系数为1.031.25，平均1.17。根据2008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）：0.03

8、2237l/s·m，富水性弱；十三灰单位涌水量（q）：0.00000240.00000577l/s·m，富水性弱；十四灰单位涌水量（q）：0.0001150.009799l/s·m，富水性弱；奥灰单位涌水量（q）：0.00034360.39312l/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有限公司，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

9、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，对矿井安全生产无影响。井田内积水区1处，为1604西部采空积水区，最大积水深度

10、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，基本在30m3/h左右，最大51.48m3/h（2008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

11、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，但不影响矿井安全。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则，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