某煤矿地质特征及含水层富水性研究分析.docxVIP

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某煤矿地质特征及含水层富水性研究分析

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摘要本文介绍了某煤矿水文地质特征，并基于层次分析法对该矿区内16#煤层下伏奥陶系碳酸盐类岩溶裂隙水含水层富水性进行评价分析，得出了“矿区内奥陶系灰岩含水层强富水区集中分布于矿区中北及西北部，大部范围为弱富水性”的结论，这为矿区生产回采中防治水措施实施提供参考借鉴。

关键词水文地质含水层富水性层次分析法

1引言

对矿区内地质特征的勘探分析是矿井前期规划设计中最基础最关键的工作，它不仅关系到后续采区划分设计及回采工艺及方法的选择，同时也影响到采区防水治水措施的实施和线路的安排调整[1]。而富水性是评价含水性岩层在后续回采中涌水量大小的关键指标，它不仅反映了含水层溢水量的强度，也表征其外界补水能力。因此，加强对矿区水文地质特征的勘探和含水层富水性的分析评价，对矿区回采工作的有序开展具有重要的意义[2]。本文基于对奥陶系含水层富水性有关的各地质因素进行综合分析评价，以此来预测岩层富水性分区特征。

2矿区基本概况及水文特征

2.1基本概况

某煤业有限公司井田内主采12、16#煤层，井田面积约31.52km2，2012年设计生产能力120.00万吨/年，其主采煤层特征及顶底板岩性如表1所示。

表1可采煤层特征表

含煤地层

煤层编号

煤层厚度（m）

煤层间距（m）

煤层结构

顶板

岩性

底板

岩性

最小-最大

平均

最小-最大

平均

夹矸

层数

类别

P1s

12

0.25-2.40

1.08

34.08-178.55

101.58

0-1

简单

泥岩

粉砂岩

泥岩

砂质泥岩

C3t

16

0.69-4.29

2.62

1-3

简单

石灰岩

泥岩

炭质泥岩

2.2水文地质特征

2.2.1含水层主要特征

根据地质勘探结果分析，按含水介质不同及岩性差异可将矿区回采深度内含水性岩层分为：松散岩性孔隙水含水层、碎屑岩性裂隙水含水层、碎屑岩夹碳酸盐岩性裂隙水含水层和奥陶系碳酸盐岩类裂隙水含水层，各含水层水文地质特征如下：

（1）松散岩性孔隙水含水层：主要岩性为砾石、细砂和粉砂，地下水类型为孔隙潜水，埋深3.6～5.2m，主要接受大气降水垂直补给及基岩裂隙水的侧向补给，向地形较低处径流与排泄。

（2）奥陶系碳酸盐类岩裂隙水含水层：岩性为厚层状灰岩、角砾状灰岩或泥灰岩，地下水类型为承压水，埋深350～500m，径流方向由西北向东南，处于滞缓流状态，排泄方式以大量的人工井采和泉水溢流。

2.2.2隔水层主要特征

（1）石炭系与二叠系砂岩含水层层间隔水层

隔水层主要岩性为泥岩、粉砂质泥岩、单层厚度不等。单层平均厚度约6.9～22.78m，K7、K8层间隔水层平均厚度达34.28m。呈层状分布于风化带以下的砂岩及灰岩含水层之间，阻隔着含水层之间的水力联系。

（2）石炭系上统太原组下部及中统本溪组隔水层

位于16#煤层之下，至奥陶系灰岩顶界之间，岩性以泥岩、粉砂质泥岩及铝土质泥岩为主。该层段岩层致密，裂隙相对不发育，为本区的主要隔水层，地层厚度12.80～25.50m，平均厚度21.5m，在煤系地层与奥灰地层之间起到良好的隔水作用。

3奥陶系含水层富水性评价

3.1富水性评价指标

矿区目前主要回采16#煤层，下伏含水层为奥陶系碳酸盐类岩溶裂隙水含水层。为分析16#煤层回采时含水层的涌水情况，对该岩层进行富水性评价。一般而言，含水层富水性影响因素很多，且各因素影响方式不同，指标评价很难统一，实现对含水层富水性的有效定性，关键是确定含水层富水性的主要影响因素，根据亿欣煤矿临近相似矿区及已有地质勘探资料，确定影响奥陶灰岩含水层富水性的五个关键因素：含水层厚度、单位涌水量、岩层渗透系数、区域断层发育密度和钻孔冲洗液消耗量

[4]。

3.2.1层次分析法简介

层次分析法主要通过对多因素指标进行定量性权重划分，然后基于评价公式实现对系统目标的模糊性定量评价[5]。其分析过程为：层次模型创建、构造判断矩阵、权重确定及一致性检验。

3.2.2层次模型创建

根据前述确定的奥陶系灰岩含水层富水性评价关键影响指标，可以根据系统目标和属性将模型分成3层：基于层次分析法的最终目的是对矿区内含水层富水性进行量化评价，所以隶属目标层（A），而将五个末端因素进行分类划分，可以得出岩层特性、渗流场和含水层特征这三个模型准则层（B）；而五个末端评价因素构成模型的决策层（C），即如图1所示。

图1含水层富水性评价分层模型

3.2.3判断矩阵和权重分析

本文中层次分析法采用专家打分的方式来构造判断矩阵，即从专家库中选三名专家，依据矿区水文地质特征和其他勘探资料，对上述五个关键因素关于奥陶灰岩含水层富水性影响程度进行两两对比评分，最终