浅析矿井充水水源

赵志刚

（山西汾西矿业集团南关煤业，山西 灵石 031300）

浅析矿井充水水源

赵志刚

（山西汾西矿业集团南关煤业，山西 灵石 031300）

针对紫金煤矿特殊地理位置，分析了该矿的充水水源，为日后井田开采提供相关理论依据。

充水水源；上组煤；下组煤；地表水

矿井充水水源指的是能够进入矿床或井巷的水，它们主要有：大气降水、地表水、地下水和老窑水。

紫金煤矿一号井田主要开采二叠系山西组2#（上组煤）和石炭系太原组11#煤层（下组煤）。由于紫金一号井田范围内地表基本覆盖有一定厚度的新生界黄土、粉质粘土及砂质粘土，普遍发育有粘土隔水层，而且煤层埋藏较深，主要河流及沟溪相距煤层较远，且有巨厚的泥质岩层相隔，故地表水及大气降水对煤层开采的直接影响相对较小。紫金一号井田范围内没有小窑及老窑开采，仅在北部的暖泉沟煤矿，存在采空区积水。因此，根据紫金一号矿井生产的实际，矿井充水水源主要来自地下水。现重点对其上、下组煤的矿井充水条件初步分析如下。

1 上组煤充水水源

1.1 上组煤顶板充水水源

上组煤（2#煤）顶板直接充水水源主要来自二叠系山西组几层中粒砂岩和粗粒砂岩含水层，以及下石盒子组底部K8中粒砂岩含水层（考虑到受采动裂隙影响，导水裂隙可能达到K8砂岩，因此将直接充水水源上推到K8砂岩），含水层累计厚度3.65～10.10m。由于砂岩含水层难溶成分高，裂隙开启程度差，加之砂岩与泥质岩层呈相互叠置结构，所以地下水的补、蓄条件不佳。据邻区李雅庄井田L-9、L-21号孔抽水试验，二叠系砂岩的单位涌水量在0.00047～0.0011L/s.m之间，即上组煤顶板直接充水含水层富水性为弱—极弱，仅表现为以滴水或淋水形式向矿井充水。

上组煤顶板间接充水水源主要来自二叠系下石盒子组K9砂岩含水层和上盒子组K10、K11、K12等砂岩含水层以及其间所夹的薄层中粗砂岩含水层中地下水。砂岩结构致密、坚硬，裂隙开启程度较差，多为泥质充填或半充填，一般富水性差，含水微弱。在紫金一号井田沟谷一带，地表风化裂隙较发育，在接受大气降水入渗补给后，可赋存基岩风化裂隙潜水。基岩裂隙水的出露高程随地形起伏而变化，同一地貌单元乃至同一地段，其出露高程相差悬殊，无统一水位，也无统一或固定循环系统。由此可见，风化裂隙泉水的出露高程远远高于可采煤层围岩含水层水位高程，由于有巨厚的弱透水层或隔水层相隔，地表基岩风化裂隙含水层与其下伏裂隙水含水层的水力联系微弱，不会对矿井开采造成较大影响。

1.2 上组煤底板充水水源

上组煤底板直接充水水源主要来自山西组K7砂岩水或局部所夹中粗粒砂岩含水层地下水，含水层厚度不大，累计厚度0.8～5.2m。砂岩含水层裂隙不发育，开启程度差，且多见泥质及碎屑物质充填，加之受地下水补给条件的限制，含水层的富水程度属于弱—极弱。因此上组煤底板直接充水水源一般不会对矿井生产造成较大影响。

上组煤底板间接充水水源主要来自石炭系太原组几层生物碎屑泥晶灰岩含水层（K2、K3、K4）地下水。由于不同地段各层发育不全，含水层的累计厚度10.20～17.30m（K2灰岩部分地段尖灭），岩石致密、坚硬，成份以方解石为主，次为生物碎屑及少量泥质，岩溶裂隙发育一般为弱—中等，以溶孔及溶隙为主，且多见方解石脉所充填或半充填。据太灰含水层抽水试验资料，单位涌水量0.0006～0.05273L/s.m。鉴于上组煤底板有山西组下部及太原组三段（C3t3）弱透水层及隔水层相隔（厚约39.96m），一般情况下上组煤底板间接充水水源对矿井生产不会构成较大威胁。但在一号井田断层构造及陷落柱发育地带，太灰含水层承压水是构成本井田上组煤安全生产的主要充水因素之一。

2 下组煤充水水源

2.1 下组煤顶板充水水源

下组煤顶板直接充水水源同为上组煤底板间接充水水源，即石炭系太原组（K4～K2）灰岩含水层中的地下水。据已有资料，由于该井田断裂构造发育，其岩溶裂隙发育程度及含水层的富水性由北向南逐渐增强，但不均一。据太灰含水层抽水试验资料，单位涌水量0.0006～0.05273L/s.m，表明太灰含水层富水性属极弱—弱，一般情况下不会对下组煤开采造成威胁，但在构造发育地段，太灰含水层仍是下组煤矿井防治水不可忽视的充水水源。

下组煤顶板间接充水水源同为上组煤底板直接充水水源，即太原组三段（C3t3）和山西组底部K7砂岩及局部所夹中、粗粒砂岩水。含水层的富水程度弱。因此下组煤顶板间接充水水源不会对矿井生产造成较大影响。

2.2 下组煤底板充水水源

下组煤底板直接充水水源主要来自太原组一段和本溪组所夹薄层灰岩或中、粗粒砂岩水。据钻探数据统计，下组煤（11# 煤）底板至本溪组底界地层间距为21.96～33.33m，平均26.24m，隔水层累计厚度8.66～21.22m，平均15.68m。由本次钻探及测井资料得知，此段砂岩裂隙不发育，且多砂泥质充填或半充填；灰岩厚度很薄，泥质含量较高，岩溶裂隙不发育，溶蚀现象不明显。钻进时钻井液消耗量甚微，均表明此段含水层富水性很弱。据此分析认为，在无地质构造破坏及沟通的情况下，下组底板直接充水水源不会对矿井生产造成较大影响。

下组煤底板间接充水水源是来自下伏中奥陶统岩溶水，奥灰含水层构成了本区富水性最强的含水岩系。据ZK1-ZK7钻孔抽水试验资料，峰峰组单位涌水量为0.0058～0.4816L/s·m，自然水位标高480.64～520.87m。奥灰峰峰组（O2f）的岩溶裂隙发育程度相对略差，加之质纯灰岩的累计厚度较小，含水层地下水的补、蓄条件及富水性相对较弱。而上马家沟组（O2s）岩溶裂隙较发育，含水层厚度大，且连续、稳定，岩溶水补给来源充沛，传导快，富水性最强。初步分析认为，在无有构造裂隙沟通的情况下，奥陶系灰岩岩溶裂隙水正常情况下对矿床开采没有直接影响。但是因奥灰是井田富水性最强的岩溶裂隙含水层，且井田内岩溶陷落柱、NE—NNE向的正断层比较发育，奥灰水有可能通过导水陷落柱、断层等裂隙密集带和薄弱带等地质异常体或封闭质量不佳的钻孔突入矿井，造成矿井突水乃至重大淹井事故，而且不易被疏干，成为煤层底板发生突水的最重要的水源。

3 地表水充水水源

井田地处低山丘陵地带，地表径流条件良好。紫金一号井田共有季节性河流3条（分别为位于东部的桃沟河、东南部的陶村河和中南部的十里沟河），沟谷3条（分别为位于东部的石盆沟、中部的芦沟和北部的郝家铺沟），均为汾河的支流沟谷。在雨季接受降水补给后形成规模不等的洪流汇集沟谷，但雨后不久便很快排泄殆尽。开采煤层上覆有一定厚度的不透水层或弱透水层相隔，因此地表水不会对煤层开采产生较大影响。但一旦开采2#煤层形成贯通到地表的地裂缝，就可能导致沟谷洪流顺裂隙灌入地下，对矿井安全生产构成严重威胁。

4 结语

通过对紫金煤矿充水水源的分析，了解了该矿充水水源的特征，在今后的煤矿开采中具有一定的参考价值。