杨 华

(山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局)

吕梁国鼎煤矿水文地质特征及水害防治措施

杨 华

(山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局)

国鼎煤矿位于吕梁市离石区，地质构造简单，主要可采煤层为太原组的10#煤层。通过对矿井水文地质特征、矿井充水因素进行分析，确定了矿井的主要充水水源、充水通道以及充水强度，并对水害防治措施进行了有针对性的研究，对于确保矿山安全生产具有一定的参考价值。

水文地质特征 充水因素 防治措施

国鼎煤矿位于山西省吕梁市离石区红眼川乡，属晋西黄土高原，为侵蚀性黄土低山区。井田属黄河流域三川河水系东川河支流南岸汇水区，区内煤层埋藏较浅，季节性洪水、含水层常出现涌水现象，涌水量及水压均较大。为了确保矿山安全生产，有必要对该矿水文地质特征进行分析，对水害防治措施进行探讨。

1 地质条件

1.1 地质特征

矿区构造为南西倾的单斜构造，地层倾角为3°～14°，一般约5°。井田内地表无基岩出露，均为第三系、第四系覆盖，根据井巷工程揭露情况及周边勘查成果，认为矿区地层由老至新有奥陶系中统峰组，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组，第三系上新统、第四系中上更新统以及全新统。其中奥陶系中统峰组为含煤岩系之基底，石炭系上统太原组、二叠系下统山西组为井田内主要含煤地层。

1.2 煤层特征

2 水文地质特征

2.1 地表水

井田范围内地表无常年性河流和水体分布，仅发育季节性冲沟，但区域内有湫水河、三川河等黄河支流流经。井田内发育大沟里沟、火石沟等主冲沟及其支冲沟，冲沟平时干涸无水，雨季汇集降水由东南向西北横穿井田，汇入井田外北部的东川河，东川河与北川河、南川河在离石区交口镇一带汇集为三川河，并向西汇入黄河。

2.2 地下水

(1)奥陶系中统溶裂隙含水层(中等含水层)。井田东部有出露，岩性主要为石灰岩、角砾状灰岩、泥灰岩等，岩溶裂隙发育程度随埋深的增加而逐渐趋弱，一般浅埋区富水性强。区内水力坡度为2.66‰，推测国鼎井田奥灰水位标高为810～813 m，水流向为由东北向西南。

(2)石炭系上统太原组砂岩裂隙及岩溶裂隙含水层(弱含水层)。该组地层由泥岩、砂质泥岩、煤层、砂岩、石灰岩等组成，主要含水层为4层石灰岩，各层灰岩岩溶裂隙较发育，但因夹在泥岩、砂质泥岩之间，补给条件较差，富水性弱。

(3)二叠系砂岩裂隙含水层组(弱含水层)。主要为二叠系下统山西组的砂岩裂隙含水层组，砂岩裂隙不发育，富水性弱。

(4)第三系、第四系孔隙含水层组(弱含水层)。第三系上新统广泛出露于井田沟谷两测，含水层为砂砾层，民井出水量小于10 t/d，富水性弱，矿化度为0.347 g/L，水质类型为HCO3-Na型。第四系中、上更新统出露高，补给条件差，含水层连续性差，一般透水而不含水，随季节变化大。第四系全新统砂砾石含水层主要分布于井田西部大沟里沟谷中，含水层以砂砾石层为主，厚度小，受季节变化控制，富水性弱。

3 矿井充水因素

3.1 充水水源

(1)大气降水。区内平均降水量为461.5 mm/a，多集中于7—9月，平均蒸发量为 1 711 mm/a。虽然蒸发量大于降水量，但是第三系、第四系松散层容易接受降水，且因开采所产生的导水裂隙带局部已导通至第三系、第四系，因此，大气降水对井田内充水有一定的影响。

(2)地表水。井田内无常年性水体分布，仅发育季节性冲沟，平时干涸无水，雨季汇集两侧支叉冲沟的洪水，由东南向西北流经井田。井田煤层埋藏较浅，开采产生的导水裂隙带可导通地表支叉冲沟，使得季节性洪水可直接灌入井下，对矿井开采产生严重影响。

(3)地下水。第三系、第四系松散岩类孔隙含水层富水性弱，对矿井开采影响小；二叠系碎屑岩类砂岩裂隙含水层组因砂岩裂隙不发育，富水性弱，为煤层的间接充水含水层，对矿井开采影响小；石炭系太原组碎屑岩夹碳酸盐岩类砂岩裂隙及岩溶裂隙含水层组为井田煤层的主要充水含水层，但因其富水性弱，因而对矿井开采影响较小；奥陶系中统碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层组赋存于煤系地层底部，富水性强，但井田奥灰水水位标高(推测为810～813 m)低于井田内10#煤层最低底板标高(862 m)，因此，奥灰水对矿井开采无影响。

3.2 充水通道

3.2.1 采空区冒落带和导水裂隙带

井田内10#煤层伪顶为泥岩，直接顶和老顶均为L1石灰岩，属坚硬岩性，10#煤层冒落带最大高度为24.39 m，导水裂隙带最大高度为86.37 m。由导水裂隙带最大高度及山西组厚度可知，10#煤层采空后，其导水裂隙带最大高度可达山西组上部，包括K3砂岩裂隙含水层和L1、K2、L4、L5石灰岩岩溶裂隙含水层，在东部分叉沟谷可直通地表。

3.2.2 地表塌陷和地裂缝

矿井初期多以掘代采，采高低，煤柱留设多，改用壁式开采后，在井田西北部、西部、中西部采空区地表有少量地裂缝出现。近年来，矿井采用机械化综采放顶煤开采10#煤层，一次采煤层全高，全部垮落法管理顶板，故在井田西南部、南部100101、100102、100103综采工作面和东部的100106综采工作面采空区对应的地表出现了16条地裂缝，裂缝长34～127 m，宽0.02～0.30 m，深度均在2.5 m以上，多条未见底，目前未发现地表塌陷。该类地表地裂缝导通了上部各含水层，并与大气降水、地表水发生联系，向采空区充水。

4 充水强度及矿井水文地质类型

4.1 充水强度

矿井充水主要为掘进巷道煤层顶板裂隙的渗水、滴水、淋水，且涌水点位置随着巷道的掘进间断出现，多为短期性的涌水点。如该矿在100106回采工作面回风顺槽转点处，揭露1个顶板淋水点，单位涌水量为2.0 m3/h，多为顶板裂隙中的积水，补给条件差，短期疏干后即枯竭。今后矿井涌水量的变化主要随采空区范围的扩大和大气降水量的变化而变化，应实施探放水措施，确保矿井安全生产。

4.2 矿井水文地质类型

根据矿井受采掘破坏或影响的含水层、矿井及周边老空水分布状况、矿井涌水量或者突水量分布规律、矿井开采受水害影响程度以及防治水工作难易程度，将矿井水文地质类型划分为简单、中等、复杂、极复杂等4种[1]。据此划分标准，综合6项评定结果，并结合国鼎煤矿的具体开采情况，将该矿井水文地质类型划分为中等。

5 矿井防治水害措施

(1)制定完善的矿井水害防治制度，设置独立的水害防治部门，由专人负责，配备专业设备，划拨专项经费。

(2)开展煤层首采工作面动采前后各含水层地下水变化、导水裂隙带的发育规律的研究工作，对地表塌陷、地裂缝进行定期调查，及时填埋处理地表塌陷、地裂缝[2]。

(3)及时掌握矿井涌水量变化情况，并采取合理有效的防治水措施，如超前探水、疏水降压、留设防水安全煤柱等；对采空区积水进行跟踪探测，在采空区下山方向开采煤层时，及时对上山方向采空区积水进行探放。

(4)定时与相邻矿井进行采掘图纸的交换、沟通，严禁越界开采，避免因相邻矿井越界开采而导致水害事故的发生。

6 结 语

在对国鼎煤矿矿井水文地质特征分析的基础上，给出了矿井水害防治措施，为开展矿井水害防治工作提供参考。

[1] 钱本利，井斌斌，刘鹏鹏.浅析杨村煤矿下组煤水文地质类型[J].科技视界，2012(22)：303-304.

[2] 杨占盈，白有社.雅店煤矿水文地质条件及防治水研究[J].中国煤炭地质，2010，22(4)：39-49.

2015-01-04)

杨 华(1980—)，女，工程师，030045 山西省太原市朝阳街75号。