三交河矿下组煤系统巷涌水分析

杨亚杰

（霍州煤电集团沙坪煤矿，山西霍州 031400）

三交河矿下组煤系统巷涌水分析

杨亚杰

（霍州煤电集团沙坪煤矿，山西霍州 031400）

通过对三交河矿下组煤系统巷涌水资料整理，结合三交河矿K2含水层区域水文地质条件，分析了三交河矿K2含水层的补给、径流关系。预测三交河矿西侧K2含水层静储量约60 m3/h；下组煤采掘过程中顶板涌水量不大于300 m3/h；掘进巷道整体揭露、疏放K2含水层后，回采期间K2含水层将不构成安全威胁。

补给源；水质分析；径流条件；构造裂隙带；矿井防治水

1 矿井概况

三交河矿核定生产能力300万t/a，批准开采煤层2号、10号、11号煤层，井田面积28.030 4 km2，开采标高+820～+1 150 m。矿井为平硐-斜井分水平开拓[1]。2号煤层开拓方式为平硐开拓，开采水平+978 m。下组煤开拓方式为斜井开拓，开采水平+850 m，目前正在施工主要系统巷道。

井田内煤系地层西高东低，产状为走向N25°～30°E，倾角5°～10°，以宽缓单斜褶曲为主要构造形态，发育少量断层和陷落柱。开采下组煤的直接充水含水层为太原组K2灰岩，总体富水性较弱。井田内奥灰水位标高约+660 m，11号煤最低底板标高为+840 m，奥灰水对井田各煤层开采无影响。开采下组煤资源，K2灰岩在顶板冒裂带范围内，对井下安全生产有一定影响[2]。下组煤与K2含水层的位置关系，见图1。

2 下组煤系统巷涌水情况

1）下组煤二采区辅助运输巷涌水情况：2014 年10月3日早班，下组煤二采区辅助运输巷4号导线点前7 m，顶板K2灰岩出水，初始出水量200 m3/h，后稳定出水量130 m3/h。

出水后工作面顶板局部冒顶，冒顶面积长3.5 m、宽3 m、高4.6 m。冒顶后在4号导线点往后20 m处左帮施工2个放水孔，1号放水孔偏巷道左5°，倾角26°，施工34 m时直径91 mm钻孔满孔出水，之后施工2号放水孔，方向不变，倾角改为23°，亦满孔出水，同时1号放水孔不再出水，并有吸风现象，后将1号孔封堵。之后在4号导线点往后27 m巷道右帮施工3号放水孔，亦为满孔出水，同时巷道迎头水量大幅度减少。放水孔水通过软管引流至水沟排水。

2）10-2021 回风联巷涌水情况：2014年11月6日0点班，10-2021回风联巷C号点前45 m，施工锚索时顶板K2灰岩出水。之后对出水区域进行探测，左帮顶板探8 m出水，水量11 m3/h；中部顶板探7 m出水，出水量19 m3/h；右帮顶板探5.1 m出水，水量8 m3/h，共计38 m3/h。

回风联巷及辅助运输巷出水示意图，见图2。

3 下组煤系统巷涌水情况分析

1）充水通道分析：下组煤二采区10-2021回风联巷及辅助运输巷掘进过程中，施工的锚索可直接探至顶板K2灰岩。在前期掘进过程中均未发生大规模出水，K2灰岩整体富水性弱。10-2021回风联巷出水处，经顶板探测存在落差为3 m的F2断层，造成巷道右帮K2灰岩下降，探至巷道顶板5 m出现K2灰岩出水。分析原因是断层裂隙带及破碎区域形成灰岩充水通道及储水空间，在有稳定补给源的情况下构成富水区域。辅助运输巷亦受F1断层裂隙带影响。以两处出水点连线绘制下组煤系统巷A-A’预想剖面图，见图3。

2）充水水源分析：走访收集了邻近矿井蒲县昊兴塬煤业、宏源集团电厂水源井及北峪煤业K2灰岩出水情况。昊兴塬煤业采用K2含水层作为水源井，共计2个水源井。1号水源井K2层位约+1 005 m，水位+1 033 m，该水源井稳定抽水量30 m3/h；2号水源井间歇性抽水，抽水量为10 m3/h。宏源集团电厂水源井稳定抽水量为30 m3/h，宏源集团北峪煤业2014年4月18日主斜井延升至约太原组K4层位底板出水，初始水量90 m3/h，水压0.25 MPa，后稳定水量约80 m3/h，判定为K2含水层出水，K2层位标高+1 100 m，水位约+1 125 m。三交河矿出水点K2层位标高约+1 011 m。上述两矿井K2水位均高于三交河矿K2层位标高。对三矿出水水质进行了化验，主要水质指标对比，如表1所示。

三矿K2灰岩水各离子含量接近，水质类型都接近HCO3-Ca型，总矿化度也在同一范围内。通过三矿区域水文位置及水质对比，判断属于同一径流区域内，地下水的整体流场为由南西向北东向径流。补给源主要为西部及南部K2灰岩裸露区[3-4]。含水层水经宏源集团北峪煤业及昊兴塬煤业径流至三交河矿。由于10-2021回风联巷及辅助运输巷K2灰岩顶板存在断层裂隙带及破碎区域，构成运移通道及储水空间。在巷道揭露顶板富水区域时出水。出水点区域位置及径流途径，见图4。

4 涌水特征及涌水量预测

1）涌水特征：三交河矿K2灰岩并非整体富水，在区域上呈现东、西两侧不均一性。东侧由井田东边界外少量的K2露头区接受补给，西侧由西部及南部K2露头处接受补给。整体沿断层裂隙带径流，本区域断裂构造方向整体为北北东向。因此西部的大面积补给源并未对三交河矿东部K2含水层进行补给，东西两侧K2含水层富水性存在较大差异。

三交河矿东部补给范围仅限于井田东边界外沟谷露头处，补给范围小。周边矿井开采下组煤，本矿井主斜井、下组煤回风巷等大面积揭露K2灰岩，最低标高达+850 m。本矿井东侧向斜轴部水源井亦长期抽取K2灰岩水。现东部K2灰岩水经长期疏放，静储量已疏放完毕，仅为东部露头处动态补给，补给量有限。

三交河矿西部辅助运输巷揭露K2灰岩时初始涌水量达200 m3/h，10-2021回风联巷出水后辅助运输巷出水有所减少，现两处出水点整体出水稳定在160 m3/h左右，揭露点增多但整体出水量并未增加；井田西部宏源集团电厂及北峪煤业K2层位稳定出水约110 m3/h；昊兴塬煤业水源井稳定出水约30 m3/h。K2灰岩揭露地区整体出水约300 m3/h。补给源主要为西部及南部K2灰岩裸露区，部分K2灰岩露头处也有河流入渗补给，但由于露头面积较小且被第四系冲积层覆盖，下渗补给量很小。K2含 水层稳定抽水水源为宏源集团电厂及昊兴塬煤业1号水源井，共计抽水量60 m3/h，昊兴塬2号水源井现已供水不足。因此判断本区域K2含水层稳定补给量约60 m3/h。

2）涌水量预测：宏源集团北峪煤业主斜井掘进过程中初始涌水量90 m3/h，后逐渐减为80 m3/h，昊兴塬煤业2号水源井供水能力不足10 m3/h，三交河辅助运输巷初始涌水量200 m3/h，现两处出水点总涌水量约160 m3/h。西部K2含水层揭露地区共出水300 m3/h，补给源的稳定补给量60 m3/h。因此现涌水量主要为静储量出水，随着不断疏放，涌水量将逐渐减少。预测三交河矿下组煤采掘过程中涌水量不大于300 m3/h。

5 结束语

建议三交河矿下组煤采掘过程中实际排水能力不应小于300 m3/h。配备足够的排水能力一方面可应对突发的顶板出水情况，另一方面也可尽快疏放K2含水层。由于K2含水层富水性不均一，主要集中在裂隙破碎带。建议在系统巷揭露K2灰岩后沿K2层位掘进，进一步揭露K2灰岩含水层，逐步疏放。掘进巷道整体揭露、疏放K2灰岩后，回采期间K2灰岩含水层将不构成安全威胁。

[1]山西霍州煤电集团有限责任公司，中煤科工集团西安研究院.山西霍州煤电集团有限责任公司煤矿防治水技术手册[M].煤炭工业出版社，2013.

[2]陈春龙.矿井地质[M].煤炭工业出版社，2009.

[3]张磊，许光泉.矿井突水水源的水化学特征分析及其判别模型[J].矿业安全与环保，2010（4）：7-9.

[4]李曦滨，常辉.山西省霍州矿区水文地质条件及矿井充水条件分析[J].中国煤田地质，2007（10）：53-55.

Water Gushing of Lower Group Coal in Sanjiaohe Mine

YANG Yajie
(Shaping Mine，Huozhou Coal Electricity Group Co.，Ltd.，Huozhou 031400，China;)

The data of water gushing of lower group coal were combined with the hydrogeological condition of K2 aquifer zone to analyze the supply and runoff of the aquifer in Sanjiaohe mine.The study predicts that static-storage is around 60m3/h in the aquifer and the water gushing is not more than 300m3/h in the process of driving.The overall opening of the roadway and the drainage of the K2 aquifer ensure that the aquifer will not pose a threat on the mining.

supply source;water quality analysis;runoff condition;tectonic fissure zone;water control in mine

TD742

A

1672-5050（2015）02-0070-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.02.022

（编辑：薄小玲）

2014-11-25

杨亚杰（1968-），男，山西临猗人，大学本科，工程师，从事煤矿开采工作。