三交河礦下組煤系統(tǒng)巷涌水分析

楊亞杰

（霍州煤電集團(tuán)沙坪煤礦，山西霍州 031400）

三交河礦下組煤系統(tǒng)巷涌水分析

楊亞杰

（霍州煤電集團(tuán)沙坪煤礦，山西霍州 031400）

通過對三交河礦下組煤系統(tǒng)巷涌水資料整理，結(jié)合三交河礦K2含水層區(qū)域水文地質(zhì)條件，分析了三交河礦K2含水層的補(bǔ)給、徑流關(guān)系。預(yù)測三交河礦西側(cè)K2含水層靜儲量約60 m3/h；下組煤采掘過程中頂板涌水量不大于300 m3/h；掘進(jìn)巷道整體揭露、疏放K2含水層后，回采期間K2含水層將不構(gòu)成安全威脅。

補(bǔ)給源；水質(zhì)分析；徑流條件；構(gòu)造裂隙帶；礦井防治水

1 礦井概況

三交河礦核定生產(chǎn)能力300萬t/a，批準(zhǔn)開采煤層2號、10號、11號煤層，井田面積28.030 4 km2，開采標(biāo)高+820～+1 150 m。礦井為平硐-斜井分水平開拓[1]。2號煤層開拓方式為平硐開拓，開采水平+978 m。下組煤開拓方式為斜井開拓，開采水平+850 m，目前正在施工主要系統(tǒng)巷道。

井田內(nèi)煤系地層西高東低，產(chǎn)狀為走向N25°～30°E，傾角5°～10°，以寬緩單斜褶曲為主要構(gòu)造形態(tài)，發(fā)育少量斷層和陷落柱。開采下組煤的直接充水含水層為太原組K2灰?guī)r，總體富水性較弱。井田內(nèi)奧灰水位標(biāo)高約+660 m，11號煤最低底板標(biāo)高為+840 m，奧灰水對井田各煤層開采無影響。開采下組煤資源，K2灰?guī)r在頂板冒裂帶范圍內(nèi)，對井下安全生產(chǎn)有一定影響[2]。下組煤與K2含水層的位置關(guān)系，見圖1。

2 下組煤系統(tǒng)巷涌水情況

1）下組煤二采區(qū)輔助運(yùn)輸巷涌水情況：2014 年10月3日早班，下組煤二采區(qū)輔助運(yùn)輸巷4號導(dǎo)線點(diǎn)前7 m，頂板K2灰?guī)r出水，初始出水量200 m3/h，后穩(wěn)定出水量130 m3/h。

出水后工作面頂板局部冒頂，冒頂面積長3.5 m、寬3 m、高4.6 m。冒頂后在4號導(dǎo)線點(diǎn)往后20 m處左幫施工2個(gè)放水孔，1號放水孔偏巷道左5°，傾角26°，施工34 m時(shí)直徑91 mm鉆孔滿孔出水，之后施工2號放水孔，方向不變，傾角改為23°，亦滿孔出水，同時(shí)1號放水孔不再出水，并有吸風(fēng)現(xiàn)象，后將1號孔封堵。之后在4號導(dǎo)線點(diǎn)往后27 m巷道右?guī)褪┕?號放水孔，亦為滿孔出水，同時(shí)巷道迎頭水量大幅度減少。放水孔水通過軟管引流至水溝排水。

2）10-2021 回風(fēng)聯(lián)巷涌水情況：2014年11月6日0點(diǎn)班，10-2021回風(fēng)聯(lián)巷C號點(diǎn)前45 m，施工錨索時(shí)頂板K2灰?guī)r出水。之后對出水區(qū)域進(jìn)行探測，左幫頂板探8 m出水，水量11 m3/h；中部頂板探7 m出水，出水量19 m3/h；右?guī)晚敯逄?.1 m出水，水量8 m3/h，共計(jì)38 m3/h。

回風(fēng)聯(lián)巷及輔助運(yùn)輸巷出水示意圖，見圖2。

3 下組煤系統(tǒng)巷涌水情況分析

1）充水通道分析：下組煤二采區(qū)10-2021回風(fēng)聯(lián)巷及輔助運(yùn)輸巷掘進(jìn)過程中，施工的錨索可直接探至頂板K2灰?guī)r。在前期掘進(jìn)過程中均未發(fā)生大規(guī)模出水，K2灰?guī)r整體富水性弱。10-2021回風(fēng)聯(lián)巷出水處，經(jīng)頂板探測存在落差為3 m的F2斷層，造成巷道右?guī)蚄2灰?guī)r下降，探至巷道頂板5 m出現(xiàn)K2灰?guī)r出水。分析原因是斷層裂隙帶及破碎區(qū)域形成灰?guī)r充水通道及儲水空間，在有穩(wěn)定補(bǔ)給源的情況下構(gòu)成富水區(qū)域。輔助運(yùn)輸巷亦受F1斷層裂隙帶影響。以兩處出水點(diǎn)連線繪制下組煤系統(tǒng)巷A-A’預(yù)想剖面圖，見圖3。

2）充水水源分析：走訪收集了鄰近礦井蒲縣昊興塬煤業(yè)、宏源集團(tuán)電廠水源井及北峪煤業(yè)K2灰?guī)r出水情況。昊興塬煤業(yè)采用K2含水層作為水源井，共計(jì)2個(gè)水源井。1號水源井K2層位約+1 005 m，水位+1 033 m，該水源井穩(wěn)定抽水量30 m3/h；2號水源井間歇性抽水，抽水量為10 m3/h。宏源集團(tuán)電廠水源井穩(wěn)定抽水量為30 m3/h，宏源集團(tuán)北峪煤業(yè)2014年4月18日主斜井延升至約太原組K4層位底板出水，初始水量90 m3/h，水壓0.25 MPa，后穩(wěn)定水量約80 m3/h，判定為K2含水層出水，K2層位標(biāo)高+1 100 m，水位約+1 125 m。三交河礦出水點(diǎn)K2層位標(biāo)高約+1 011 m。上述兩礦井K2水位均高于三交河礦K2層位標(biāo)高。對三礦出水水質(zhì)進(jìn)行了化驗(yàn)，主要水質(zhì)指標(biāo)對比，如表1所示。

三礦K2灰?guī)r水各離子含量接近，水質(zhì)類型都接近HCO3-Ca型，總礦化度也在同一范圍內(nèi)。通過三礦區(qū)域水文位置及水質(zhì)對比，判斷屬于同一徑流區(qū)域內(nèi)，地下水的整體流場為由南西向北東向徑流。補(bǔ)給源主要為西部及南部K2灰?guī)r裸露區(qū)[3-4]。含水層水經(jīng)宏源集團(tuán)北峪煤業(yè)及昊興塬煤業(yè)徑流至三交河礦。由于10-2021回風(fēng)聯(lián)巷及輔助運(yùn)輸巷K2灰?guī)r頂板存在斷層裂隙帶及破碎區(qū)域，構(gòu)成運(yùn)移通道及儲水空間。在巷道揭露頂板富水區(qū)域時(shí)出水。出水點(diǎn)區(qū)域位置及徑流途徑，見圖4。

4 涌水特征及涌水量預(yù)測

1）涌水特征：三交河礦K2灰?guī)r并非整體富水，在區(qū)域上呈現(xiàn)東、西兩側(cè)不均一性。東側(cè)由井田東邊界外少量的K2露頭區(qū)接受補(bǔ)給，西側(cè)由西部及南部K2露頭處接受補(bǔ)給。整體沿?cái)鄬恿严稁搅?，本區(qū)域斷裂構(gòu)造方向整體為北北東向。因此西部的大面積補(bǔ)給源并未對三交河礦東部K2含水層進(jìn)行補(bǔ)給，東西兩側(cè)K2含水層富水性存在較大差異。

三交河礦東部補(bǔ)給范圍僅限于井田東邊界外溝谷露頭處，補(bǔ)給范圍小。周邊礦井開采下組煤，本礦井主斜井、下組煤回風(fēng)巷等大面積揭露K2灰?guī)r，最低標(biāo)高達(dá)+850 m。本礦井東側(cè)向斜軸部水源井亦長期抽取K2灰?guī)r水?，F(xiàn)東部K2灰?guī)r水經(jīng)長期疏放，靜儲量已疏放完畢，僅為東部露頭處動態(tài)補(bǔ)給，補(bǔ)給量有限。

三交河礦西部輔助運(yùn)輸巷揭露K2灰?guī)r時(shí)初始涌水量達(dá)200 m3/h，10-2021回風(fēng)聯(lián)巷出水后輔助運(yùn)輸巷出水有所減少，現(xiàn)兩處出水點(diǎn)整體出水穩(wěn)定在160 m3/h左右，揭露點(diǎn)增多但整體出水量并未增加；井田西部宏源集團(tuán)電廠及北峪煤業(yè)K2層位穩(wěn)定出水約110 m3/h；昊興塬煤業(yè)水源井穩(wěn)定出水約30 m3/h。K2灰?guī)r揭露地區(qū)整體出水約300 m3/h。補(bǔ)給源主要為西部及南部K2灰?guī)r裸露區(qū)，部分K2灰?guī)r露頭處也有河流入滲補(bǔ)給，但由于露頭面積較小且被第四系沖積層覆蓋，下滲補(bǔ)給量很小。K2含 水層穩(wěn)定抽水水源為宏源集團(tuán)電廠及昊興塬煤業(yè)1號水源井，共計(jì)抽水量60 m3/h，昊興塬2號水源井現(xiàn)已供水不足。因此判斷本區(qū)域K2含水層穩(wěn)定補(bǔ)給量約60 m3/h。

2）涌水量預(yù)測：宏源集團(tuán)北峪煤業(yè)主斜井掘進(jìn)過程中初始涌水量90 m3/h，后逐漸減為80 m3/h，昊興塬煤業(yè)2號水源井供水能力不足10 m3/h，三交河輔助運(yùn)輸巷初始涌水量200 m3/h，現(xiàn)兩處出水點(diǎn)總涌水量約160 m3/h。西部K2含水層揭露地區(qū)共出水300 m3/h，補(bǔ)給源的穩(wěn)定補(bǔ)給量60 m3/h。因此現(xiàn)涌水量主要為靜儲量出水，隨著不斷疏放，涌水量將逐漸減少。預(yù)測三交河礦下組煤采掘過程中涌水量不大于300 m3/h。

5 結(jié)束語

建議三交河礦下組煤采掘過程中實(shí)際排水能力不應(yīng)小于300 m3/h。配備足夠的排水能力一方面可應(yīng)對突發(fā)的頂板出水情況，另一方面也可盡快疏放K2含水層。由于K2含水層富水性不均一，主要集中在裂隙破碎帶。建議在系統(tǒng)巷揭露K2灰?guī)r后沿K2層位掘進(jìn)，進(jìn)一步揭露K2灰?guī)r含水層，逐步疏放。掘進(jìn)巷道整體揭露、疏放K2灰?guī)r后，回采期間K2灰?guī)r含水層將不構(gòu)成安全威脅。

[1]山西霍州煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司，中煤科工集團(tuán)西安研究院.山西霍州煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司煤礦防治水技術(shù)手冊[M].煤炭工業(yè)出版社，2013.

[2]陳春龍.礦井地質(zhì)[M].煤炭工業(yè)出版社，2009.

[3]張磊，許光泉.礦井突水水源的水化學(xué)特征分析及其判別模型[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2010（4）：7-9.

[4]李曦濱，常輝.山西省霍州礦區(qū)水文地質(zhì)條件及礦井充水條件分析[J].中國煤田地質(zhì)，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

（編輯：薄小玲）

2014-11-25

楊亞杰（1968-），男，山西臨猗人，大學(xué)本科，工程師，從事煤礦開采工作。