晋城矿区奥灰水带压开采初探.pdf

TECHNOLOGYWINDTECHNOLOGYWIND 1 区域水文地质概况 晋城矿区地表水系北部为海河流域漳河水系，中南部为黄河流域 沁河水系。 岩溶地下水分属辛安泉域、延河泉域和三姑泉域3个水文地质单 元，以晋获褶断带、丹朱岭为界，辛安泉域位于丹朱岭北侧；三姑泉域 位于丹朱岭南侧；晋获褶断带以西为延河泉域、以东为三姑泉域。 漳河分为浊漳河和清漳河两支。 沁河发源于沁源县二郎神沟，由北向南纵贯井田中部，于河南省 武陟县汇入黄河，全长450km。据润城水文站资料，沁河最大流量 3050m3/s。 丹河为沁河的一级支流，发源于高平市的丹朱岭，由北向南流经 高平晋城市，最后在河南境内汇入沁河后再入黄河。今以河南省沁阳 县四渡村山平路断面计，其在山西境内河段长121.50km，流域面积为 2949km2。 2 矿区水文地质 晋城矿区的东、南部广泛出露奥陶系灰岩，大气降水沿裂隙岩溶 垂直渗漏，成为矿区深层地下水的主要补给途径。 按不同的含水层段赋存特征将晋城矿区主要含水岩组叙述如下 1 ） 碳酸盐岩类含水岩组厚度6321240米。包括寒武系至中奥 陶系的一套石灰岩、泥灰岩、白云岩等可溶岩，晋城矿区的东部及东南 部山区有大片出露，富含岩溶裂隙水，是区内最主要的含水岩组。其下 伏有馒头组页岩作为底部隔水层，构成地下水积聚的良好条件。岩溶裂 隙发育普遍，常以管状岩溶发育为主，被地表水系切割时常有大泉出 露，如实会泉群，三姑泉等。 2 ） 碎屑岩夹碳酸盐岩类含水岩组主要由石炭系太原组砂岩、泥 岩、煤层及35层石灰岩组成。厚度为3290m，为区内主要含水层 之一。含层间岩溶裂隙水，富水性极不均一，水质属HCO3或HCO3 SO4型。 3 ） 碎屑岩类含水岩组主要包括三叠系，二叠系的一套陆相、过 渡相碎屑岩层，由砂岩、砂质泥岩夹煤层等组成，厚度320435m。 水质为HCO3或HCO3 SO4型，但有的地段矿化度偏高，可达到lg/L。 4 ） 松散岩类含水层组由上第三系、第四系松散岩类组成。厚度 变化大，最大可达300m。其中主要含水段为Q2和Q4，由含砂粘土、 粘土、粗一粉砂等组成，含水性差异大，受地形地貌控制较为明显，水 位埋藏较浅，水质属HCO3或SO4 HCO3型。 3 防治承压水的必要性 为使矿井能够长冶久安，安全生产，必须搞好承压水防治工作， 要想真正把承压水工作搞好，大家必须了解承压水知识，了解它的危害 程度，基本预防措施，所以前期的宣传工作必须做好，真正把水害防治 作为矿井今后要攻克的第一道难关。由此可见，煤矿水害已成为影响煤 矿安全生产的重大关键问题之一，对其进行防治工作研究具有十分重要 的现实意义和长远的战略意义。 4 晋城矿区承压水开采现状 目前成庄矿西南部、寺河矿西区、岳城矿、长平矿大部、赵庄矿、 赵庄二号井均存在3煤层带压开采问题。 成庄矿井田西南部为带压开采，井田内承压开采面积约为29.1 km2。奥灰水位标高为523m，承压水头由东向西逐渐增大，3＃煤 层最大带压值为1.53Mpa（ 相当于153m 水柱 ） 。 寺河矿矿井西井区和东一盘区为带压开采，井田内承压开采面 积约为25.8km2。西井区奥灰水位标高为510m540m，奥灰水位高 出3煤层底板100～280m，3煤层最大带压值为2.8Mpa；东一盘 区奥灰水位标高为510m，3煤层最大带压值为1.2Mpa。 岳城矿井田全区为带压开采，井田内承压开采面积约为6.6km2。 奥灰水位标高为567.12m，3煤层底板标高 360～390m，3煤层 最大带压值为2Mpa。 长平矿井田西部为带压开采，带压面积约为37.4km2，占井田面 积的86 。奥灰水水位标高627m。目前矿井开采深度510米左 右，低于奥灰水位标高117m，带压值为1.17Mpa。 赵庄矿井田全区处于带压开采，带压面积约为131.8km2。奥灰 水水位标高 680710m，3煤层底板标高200710m。承压的水 压值介于1.39Mpa5.48Mpa。 赵庄矿二号井井田范围内奥灰水位标高724m，3＃煤层底板 标高439～600m，属带压开采，3＃煤层最大带压值为2.8Mpa。 5 带压开采危害程度 承压水是充满两个隔水层之间的含水层中的地下水。承压水由于 顶部有隔水层，它的补给区小于分布区，动态变化不大，不容易受污 染。它承受静水压力。形成承压含水的地质构造主要有自流盆地和自流 斜地两类。承压水突水前无任何征兆，突水构造隐蔽，就目前我国技术 水平无法预测；而且往往突水水源的水量充沛突水水压大、流速高， 突水水量增加快，难以治理和控制，矿井排水能力无法设防；实属不可 抗拒的自然灾害。 6 防治承压水的措施 1 ） 通过地面三维地震、地面钻探等综合探测手段，彻底查清陷落 柱、断层及其它构造的分布及其含水、导水特性，对于导水构造，采取 留设防水煤柱、注浆堵水等措施，堵截导水通道，确保带压开采安全。 2 ） 根据三维地震勘查和钻孔补充勘查资料，在巷道掘进之前，搞 清采区承压水水位，及时绘制煤层底板奥灰水水位等值线图，预报承压 水与采掘工作面施工的关系。对大型断层及各种陷落柱的导水性进行直 接或间接探查，确认无突水危险后再组织掘进。 3 ） 钻探验证。巷道掘进时，采取超前综合探测措施，“先物探后 钻探” 、“先探后掘” 。要采取“有掘比探” ，在物探的基础上，对井上、 下物探探测出的含水或导水异常区进一步用钻探手段对工作面前方进行 重点验证。 4 ） 对靠近大型断层及陷落柱的巷道或工作面，发现顶板淋水增大、 围岩压力异常等情况，要组织人员分析原因，必要时进行补充钻孔探 查，对较大出水点进行水质化验，搞清出水水源。对有涌水异常的巷 道，坚持“有疑必探，先探后掘”的探放水原则。 5 ） 建立完善的排水系统，准备强有力的排水设施。 6 ） 做好矿井水情地质预报工作。 7 总结与展望 随着矿区开采煤层逐步深入化，承压水威胁区域会越来越大，带 压开采将成为以后的重点工程。由此可见，承压水防治已成为影响煤矿 安全生产的重大关键问题之一，对其进行防治工作研究具有十分重要的 现实意义和长远的战略意义。 晋城矿区奥灰水带压开采初探 原慧霞 （ 晋城煤业集团资源环境管理局，山西晋城048006 ） [摘要]本文从晋城矿区实际情况出发，调查和研究了承压水区域开采情况，对在承压水区域的采区进行了综合分析，从承压水的概念、承 压水的危害情况、防治承压水的必要性、防治措施等几个方面进行了详细的阐述，为矿井在承压水区域中开采的研究和治理提供了实据。明 确了矿井承压水防治工作是保证煤矿煤矿安全生产建设的一项重要技术基础工作。 [关键词]承压水；带压开采；承压水防治 应用科技 79