1、巴彦高勒矿井 3-1 煤充水含水层富水性研究 赵佃春 席博文 淄矿集团公司巴彦高勒煤矿 摘 要： 巴彦高勒煤矿的充水含水层为延安组砂岩含水层和直罗组砂岩含水层。根据矿井实际生产过程中水文观测钻孔数据变化及对井下疏放水钻孔涌水量数据进行分析, 对影响矿井安全生产的两个充水含水层的富水性进行研究评价。关键词： 延安组砂岩含水层; 直罗组砂岩含水层; 富水性研究; 作者简介：赵佃春 (1990-) , 男, 助理工程师, 2015 年毕业于山东科技大学测绘工程专业, 大学本科/学士学位。内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司巴彦高勒煤矿地质测量部测量技术员。收稿日期：2017-07-05Water-rich
2、 Analysis and Research on the Water-bearing Strata of the 3-1 Coal Water Aquifer in Bayangaolle MineZhao Dian-chun Xi Bo-wen Bayangaole Coal Mine of Zibo Mining Group; Abstract： The water-bearing Strata of the 3-1 coal water aquifer in Bayangaole Mine is the aquifer of yanan formation and the sandst
3、one aquifer of the Zhiluo formation.Based on the analysis of the data change of mine hydrology observation borehole and water inflow, the paper made a research on the abundance of two water filling water aquifer, which influences safety production of the mine.Keyword： yanan formation of sandstone aq
4、uifers; Zhiluo sandstone aquifer; water rich research; Received： 2017-07-05我国西部北部的内蒙古、甘肃、新疆、山西等地一部分新兴的大型现代化煤矿开采过程中均存在受水害威胁问题, 为确保矿井的安全生产, 查清矿井的水文地质条件尤为重要。1 矿井概况巴彦高勒煤矿位于内蒙古鄂尔多斯与陕西交界处, 鄂尔多斯高原东南部、毛乌素沙漠东北缘, 属于高原半沙漠地貌特征。区内大部分地区被第四系风积沙覆盖, 植被多以稀疏的沙蒿、沙柳为主。矿井开采标高为+759+470m, 按照该矿初步设计, 矿井生产能力为 400 万 t/a, 服务年限
5、113.6a。区内共有煤层 10 层, 可采或大部可采煤层为 3-1 煤、4-1 煤、4-2 中煤和 5-1 煤。矿井分三个水平开采:第一水平设在 3-1 煤层中, 开采 2-1、2-2 中和 3-1 煤层, 水平标高+660m;第二水平布设在 4-1 煤层中, 开采 4-1 和 4-1 下煤层;第三水平设在 5-1 煤层中, 开采 4-2 上、4-2 中、4-2 下、5-1 和 5-2 煤层。首采煤层是 3-1 煤层, 首采区在 3-1 煤层与 2-1 煤层和 2-2 中煤层无压茬关系的井田东北部。2 3-1 煤顶板砂岩含水层富水性分析及研究2.1 以往 3-1 煤顶板砂岩含水层富水性特征评
6、述巴彦高勒煤矿为了确保矿井的安全开采, 验证地质勘探资料的可靠性, 查明井筒附近的地质、水文地质与工程地质条件, 2012 年 2 月11 月, 黄陶勒盖煤炭有限责任公司委托山东泰山地质勘查公司在矿井中部 27.3km 范围进行了水文地质补充勘探。根据水文地质补充勘探报告中对矿井的直接充水含水层及间接充水含水层侏罗系直罗组碎屑岩类承压水含水层和侏罗系延安组碎屑岩类承压含水层的富水性的描述:在开采 3-1 煤层时, 导水裂隙带高度已进入 J2z 地层。因此, 直罗组碎屑岩类承压水含水层为矿床的直接充水含水层。该含水层的富水性弱, 透水性与导水性能差, 地下水的补给条件与径流条件均较差。延安组碎屑
7、岩类承压含水层为煤层的直接顶板, 为矿床的直接充水含水层和主要充水含水层。含水层的富水性弱, 透水性与导水性能差, 地下水的补给条件与径流条件均较差。含水层与上伏承压含水层及大气降水的水力联系均较小。根据报告分析直罗组碎屑岩类承压水含水层和延安组碎屑岩类承压含水层均是富水性弱, 透水性与导水性差。估算全矿井正常涌水量 797m/h, 估算最大涌水量 1196m/h。但是在矿井实际开采过程中与上述描述存在差异, 因此为了更好地为矿井生产服务, 结合矿井生产以来的地质水文资料对以上两个含水层的富水性做进一步地分析研究。2.2 矿井地面水文观测钻孔变化情况分析巴彦高勒煤矿自 2013 年 7 月安装
8、了水文自动观测系统, 并对矿井第四系 (Q) 含水层、白垩系下统志丹群 (K1zh) 含水层、侏罗系中统安定组 (J2a) 含水层及侏罗系中下统延安组 (J1-2y) 含水层水位变化情况进行实时观测, 直罗组水文观测钻孔由于所处区域信号原因不能正常传输, 因此无法分析。由于工作面回采受顶板砂岩含水层水害威胁, 为了保证工作面安全回采, 消除水害威胁, 施工顶板疏放水钻孔疏放顶板砂岩水。水文观测钻孔 S1-1 为 3-1 煤顶板砂岩含水层长期水文观测孔, 位于 311101 工作面正西部 2300m。根据水文观测钻孔传输数据, 水文观测钻孔 S1-1 自 2014 年 2 月份水位开始下降。同年
9、 2 月份首采工作面 311101 工作面开始施工顶板疏放水钻孔, 此时水位降幅不大。在 2014年 4 月份 311101 工作面开始试生产水文观测钻孔 S1-1 水位开始均匀下降 (见图 1) 。截止到 2016 年 12 月份水文观测孔 S1-1 水位累计下降 305.15m, 目前水位仍然持续下降。水文观测孔 S5-4 与 S1-1 水文观测钻孔观测同一含水层, 位于 311101 工作面西南部 2100m, 水文观测孔 S5-4 同样于 2014 年 2 月份水位开始下降, 截止到 2016 年 12 月份 (因采掘影响 2016 年 12 月份封孔) 下降322.34m。根据水文观
10、测钻孔 S1-1 及 S5-4 分析, 延安组砂岩含水层连通性较好, 补给范围较广。图 1 巴彦高勒煤矿 3-1 煤顶板砂岩含水层观测孔水位变化过程 下载原图2.3 井下疏放水钻孔水文地质资料分析311201 工作面位于矿井南部, 为矿井第二个回采工作面, 在 311101 工作面西南方向 1336m。为保证 311201 工作面回采安全, 在回采前对 311201 工作面顶板砂岩含水层进行预疏放。根据 311201 工作面于 2016 年 410 月开展的疏放水工作, 钻孔钻进至延安组砂岩含水层时, 涌水量总体小于直罗组砂岩含水层, 部分钻孔在延安组砂岩含水层涌水量极小, 见图 2。图 2
11、311101 工作面疏放水钻孔涌水量构成图 下载原图根据施工疏放水钻孔过程中搜集的水文地质资料, 对 311201 工作面顶板砂岩含水层富水性进行分析如下:(1) 延安组砂岩含水层距离 3-1 煤顶板较近, 距离 3-1 煤顶板 056.64m, 平均距离 13.57m, 工作面采后顶板垮落带将会直接波及到该含水层;含水层厚度为21.9081.93m, 平均厚度 45.49m;单孔涌水量为 0.2040.00m/h, 平均涌水量8.76m/h;含水层以静储量为主, 可疏性较强。(2) 直罗组砂岩含水层距离 3-1 煤顶板 80100m, 平均距离 93.14m。工作面采后顶板冒落裂缝带将会波及
12、到该含水层。含水层厚度为 5.0048.60m, 平均厚度 26.28m。含水层富水性较好, 单孔涌水量为 545.00m/h, 平均涌水量11.45m/h, 终孔水压力最大达到 3.7MPa, 表明该含水层富水性总体相对较强, 动态补给较强。3 结语通过对侏罗系延安组地面水文观测钻孔水位变化趋势以及 311201 工作面疏放水钻孔涌水量情况综合分析, 影响矿井安全的直罗组砂岩含水层和延安组砂岩含水层的富水性:侏罗系延安组砂岩含水层富水性较差, 以静储量为主, 含水层连通性较好, 动态补给范围广, 可疏性较强。侏罗系直罗组砂岩含水层富水性较强, 动态补给较强。根据分析与矿井以往进行的水文地质补
13、勘对延安组和直罗组砂岩含水层富水性结论存在差距。存在差距的主要原因, 由于矿井煤层埋藏较深, 矿井以往进行的水文地质补勘获取数据量少, 数据误差相对较大, 观测周期短。矿井生产以后, 在井下取得的水文地质数据分析更加准确, 符合矿井的生产实际情况, 可以更准确对矿井安全生产做出指导。参考文献1刘基.顶板高承压含水层疏水降压可行性研究J.煤炭工程, 2016, 48 (11) :42-45. 2代革联, 杨韬, 周英, 等.神府矿区柠条塔井田直罗组地层富水性研究J.安全与环境学报, 2016, 16 (04) :144-148. 3陈丽.东胜矿区侏罗系含水层富水性特征及其影响因素分析D.安徽理工大学, 2016.
