唐家会矿区水文地质条件及矿井充水条件分析.docx

?

?

唐家会矿区水文地质条件及矿井充水条件分析

?

?

谭海亮

摘要：唐家会矿区位于鄂尔多斯高原东北部，准格尔煤田中部，区内煤炭资源丰富。由于水文地质条件复杂，构造比较发育，给矿区安全生产带来风险。依据对矿区的水文地质条件分析，认为矿井主要充水水源为大气降水、第四系孔隙水、白垩系保安群孔隙裂隙水、石炭一二叠系砂岩裂隙水、奥陶系岩溶裂隙水。地下水补给来源以大气降雨渗入为主，地表水渗漏补给为辅。充水通道主要为断层、陷落柱以及导水裂缝带、煤层底板矿压破坏带和封闭不良钻孔。

关键词：水文地质条件；矿井充水条件；充水水源；充水通道

1.矿区概况

唐家会矿区位于鄂尔多斯高原东北部，准格尔煤田中部，井田为一不规则多边形，南北最长约8.5km，东西最宽约5.10km，面积约28.52km2。其中石炭系上统太原组、二叠系下统山西组为主要含煤地层，主采煤层为6号煤层。地形总体为北高南低，一般海拔标高为1220m～1300m，属于典型的黄土高原地貌。

2.地质概况

井田内大部被第四系覆盖，但在沟谷两侧及沟掌，亦有基岩出露，根据地形地质填图成果及钻孔揭露和岩煤层对比结果，井田地层由老至新有：奥陶系中统马家沟组、石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组、上统上石盒子组、石千峰组、白垩系下统保安群、新近系上新统、第四系。

井田位于窑沟背斜的西翼，地层走向NNE，倾向NWW，为倾角10°，一般为5°左右的单斜构造。在井田北部首采区发育有次一级的波状起伏，波幅最大30m，走向基本呈东西向稍偏南。利用地震模型正验、多重地震性属性综合分析得出井田内褶皱及断层较为发育，构造复杂。

3.水文地质条件

3.1主要含水层

根据含水层的岩性特征和储水空间的性质，单元内自上而下可划分为以下四大含水层：即第四系松散层潜水含水层；白垩系下统保安群孔隙、裂隙含水层；石炭系～二叠系砂岩裂隙含水层；奥陶系中统马家沟组岩溶裂隙含水层。

3.2地下水补给、径流、排泄条件

唐家会井田位于寒武系—奥陶系碳酸盐岩岩溶含水层系统天桥泉域的西北部，是一个完整独立封闭全排型的水文地质单元。井田位于东部黄河西岸3km～6km的泥沙充填带以西，构造裂隙、溶蚀裂隙发育，径流通道较为畅通，龙口水库和万家寨水库建成后水位抬升近8m，说明区内岩溶地下水有利于接受黄河地表水的渗漏补给。因此，本区地下水补给来源以大气降雨渗入为主，地表水渗漏补给为辅。

唐家会井田位于窑沟→龙王沟→黑岱沟南至榆树湾强径流带中，该径流带地下水流向自北东向南西，自北向南，水力坡度0.04‰～10‰左右，在龙口、河畔、天桥等处以泉群的形式排泄。

4.矿井充水条件分析

矿井充水因素是指煤矿开采过程中，各种来源的水通过不同的方式和途径进入矿井的过程，其特征由充水水源、充水通道和充水强度等因素所决定。

4.1充水水源

4.1.1顶板充水水源

据调查统计结果表明，唐家会煤矿6煤导水裂缝带发育高度为114.19m～624.00m，6煤距4煤28.05m～71.93m，距K8砂岩55.84m～133.96m，距白垩系底板202.60m～487.03m，距第四系底板378.85m～523.05m，在一盘区、二盘区西部、中部和南部部分地段导水裂缝带高度发育到白垩系、第四系甚至地表，其他地段导水裂缝带高度发育到白垩系与4煤之间。因此，一盘区、二盘区西部、中部和南部6煤顶板直接充水水源为大气降水、第四系孔隙水、白垩系保安群孔隙裂隙水和二叠系砂岩裂隙水；其他地段直接充水水源为二叠系砂岩裂隙水，间接充水水源为白垩系保安群孔隙裂隙水、第四系孔隙水和大气降水。

4.1.2底板充水水源

据调查统计结果表明，6煤底板标高+748.02m～+802.58m，奥灰水水位标高+869.5m～+871.5m，井田内6煤均位于奥灰水位以下，属带压开采。煤层底板隔水层厚度一般为33.69m～88.79m，承受的水壓值为1.166MPa～1.930MPa，突水系数为0.020MPa/m～0.043MPa/m。因此，奥灰水为6煤底板间接充水水源，一般以断层破碎带导通奥灰水为主，如2014年5月28日井筒掘进揭露断层时发生突水，初期突水量达500m3/h，突水水源为奥灰水。

4.1.3采空区积水

根据调查资料，唐家会煤矿内没有老窑分布。但是随着生产的不断进行，工作面接近矿区边界时，煤矿要随时调查周边矿井的生产情况，防止其破坏保护煤柱或越界开采，防止周边老窑水对本矿井产生突水影响。

4.2充水通道

4.2.1断层

根据现有勘探资料，一盘区、二盘区内主要有井下揭露的40余条断层、三维地震精细解释的90条断层。一盘区、二盘区中西部DF2断层组和中东部DF11断层组含导水性强。

井下探放水钻孔资料显示，正常地段探放水钻孔的涌水量较小，而接近DF11断层时，探放水钻孔的涌水量明显增大