漳平吾祠煤矿矿井水来源分析及防治(刊登在2007年《能源与环境》2007年第2期).doc

漳平吾祠煤矿矿井水来源分析及防治漳平吾祠煤矿矿井水来源分析及防治刘贤龙（福建省煤炭工业科学研究所 福建福州 350001）摘要摘要 漳平吾祠煤矿矿井水主要由栖霞灰岩岩溶水和地表水经断层导水作用进入井下F0、F1断层和栖霞灰岩地层接触带是主要的涌水地段该矿防治水措施主要是以疏为主，疏堵结合，坚持“有疑必探，先探后掘”方针，完善矿井水文地质工作，认真落实防治水各项措施关关键词键词 煤矿 灰岩水 防治水漳平吾祠煤矿在基本建设过程中，分别在+630 排矸井、+500m 主平硐、+800 风井石门遇断层、火成岩后出现大的突水，各掘进迎头涌水量分别达到 50-600m3/h，且水压大，工程被迫停工，基建进度严重受阻是什么原因造成一个矿同时在三处出现大的涌水呢﹖根据矿井综合水文地质分析，地表水与岩溶水经断层连通矿井，是造成井下涌水量猛增的主要原因1 1 吾祠井田地质概况吾祠井田地质概况1.11.1 井田地层与构造井田地层与构造吾祠井田位于漳平市 NE33°，直距 40 公里，隶属吾祠乡、灵地乡管辖井田属侵蚀构造中低山地貌，地形复杂，沟谷切割较深，井田主要沟谷大柏坑河床基底大部分为翠屏山组地层，流量 132.36～535.2L／s，东部为后隔洋沟，流量为 61.28L／s，分别向北流入新桥河，归九龙江水系。

井田属福建中部含煤带的中段，处于龙永煤田与天湖山煤田之间，西邻漳平煤矿区，南接漳平内林煤矿区，北靠大田上京煤矿井田地层从北往南，由老到新依次出露：石炭系下统林地组（C1l） 、二叠系下统栖霞组（P1q） 、文笔山组（P1w） 、童子岩组（Plt） 、二叠系上统翠屏山组（P2cp） 其中童子岩组（Plt）为本井田的主要含煤地层井田位于太华—长塔复式背斜的西翼，总体为一倾向南西复式单斜构造，次级褶曲较发育井田内断裂发育，具多向性多期次特点主要有两组，其中一组以走向 NW～NNW的缓断裂为主，另一组为走向 SEE 的正断层井田内岩浆岩以酸性岩浆岩为主，次为少量基性岩其中酸性岩浆岩主要为花岗岩和石英斑岩，以岩基、岩株产出，呈 SE～NW 向展布1.21.2 井田水文地质特征井田水文地质特征井田主要含水岩组有第四系(Q)、翠屏山组(P2cp)、 ）童子岩组第一、三段(P1tl、p1t3)、栖霞组(P1q)等本区含水岩组除栖霞组(P1q)外均为弱-中等裂隙含水岩组，其富水性一般较弱但因缓断裂的影响致使一段地层局部与栖霞灰岩临近或对口，栖霞灰岩的岩溶水对童子岩组有一定的侧压补给作用栖霞灰岩零星出露于井田外围，深部赋存于 F0～F1断层之间，东高南西低，岩性为浅灰、青灰色石灰岩，岩溶发育。

在 35 线以西，灰岩与煤系地层对口，为井田未来开采系统的下部补给边界栖霞组灰岩富水性中等，水质属重碳酸钙型井田隔水岩组主要为童子岩组二段(P1t2)、文笔山组(P1w)，主要由细粉砂岩、砂质泥岩、泥岩等组成井田内缓倾角断层主要有 F0、F1、F2、F3、F101等五条；缓倾角断层断裂破碎带较小，断层带局部含水较好井田内 SSE 向正断层有 F4、F6、F102、F104等四条，破碎带宽 0～10米，常见石英斑岩侵入，含水性弱、局部导水性好SEE 向逆断层导水性较差1.31.3 地下水补给、排泄条件地下水补给、排泄条件大气降水是本区地下水的主要补给来源由于地形切割强烈，沟谷发育，坡降大，排泄条件好翠屏山组地层底部为一隔水岩组，与童子岩组水力联系不密切，童子岩组主要补给来源为北部出露区大气降水补给后向深部下渗，部分在沟谷排泄，动态变化显著栖霞组灰岩岩溶水在一定程度上经高角度断层侧压补给童子岩组裂隙水在 35 线以西地段，煤系地层与灰岩对口，对矿井生产影响较大，井田水文地质勘探类型为简单——中等裂隙充水矿床2 2 吾祠矿井下涌水来源分析吾祠矿井下涌水来源分析 2.12.1 三个掘进头涌水现状与原因分析三个掘进头涌水现状与原因分析2.1.12.1.1 +630+630 排矸井车场涌水分析排矸井车场涌水分析2005 年 4 月 3 日夜班，该矿+630 排矸井+500 车场掘至 70m 处断层和火成岩边沿时，迎头炮眼突然涌水，水沿钻孔射出 7 米远，涌水量约 110m3/h；由于突然涌水，且水量较大，巷道被淹，但水淹至约+530m 标高后停止上涨。

据水质化验资料，该处水样总大肠菌＞1600 MPN/100mL，该水样 PH=7.42，偏碱性，总硬度为 170 mg/L，含一定量的 CaCO3根据涌水现状和地质资料分析，该处所见断层是 F1断层，火成岩沿 F1断层侵入， F1断层在地表+530m 标高处切割大柏坑沟；+500m 车场涌水是因为 F1断层切割灰岩及地表大柏坑沟，造成岩溶水、地表水与煤系地层含水层的相互水力联系； +500m 车场水淹至+530m 标高后不再往上涨，验证了 F1断层在地表大柏坑有出露；经矿井水与地表水连通试验，也证实大柏坑水经断层进入井下2.1.22.1.2 +500m+500m 主平硐涌水分析主平硐涌水分析2005 年 8 月 8 日+500m 主平硐早班放炮后迎头水量突然增大，涌水量起先约70m3/h，同时见有泥沙冲出该迎头岩性为石英斑岩，呈岩墙状，石英斑岩边沿风化严重，呈松软状，迎头可见一断层破碎带，矿井水顺岩墙和断层处涌出后经探水和注浆，迎头继续施工2006 年 3 月底，在工作面迎头又发生突水，水量达 600-700 m3/h，属中等突水从资料和现场分析，该断层应为 F1断层；由于 F1断层与地表水体和岩溶水有直接水力联系，当巷道揭露到断层或灰岩边界时，矿井水大量涌出。

2.1.32.1.3 +800+800 风井石门涌水分析风井石门涌水分析2005 年 7 月 21 日，+800 风井+630m 回风石门夜班打眼掘进时，迎头遇断层破碎带后涌水，水沿钻孔射出 20 米远，涌水量约 50m3/h，为确保安全，矿井停止施工根据分析，该迎头岩性为灰岩，所见断层为 F0断层经水质化验，该处涌水含Ca2+28.97 毫克/每升，PH=7.72,经综合分析应为灰岩水经物探仪器探测，迎头前方有多处水文地质“异常体” 根据灰岩顶界面等高线图和现场分析，井田内灰岩产状东北高南西低，局部位置抬高，岩溶水水压高，因此石门揭露到 F0断层与灰岩接触部位时，岩溶水骤然突出2.22.2 矿井涌水的主要影响因素矿井涌水的主要影响因素2.2.12.2.1 栖霞灰岩地层岩溶水对矿井的影响栖霞灰岩地层岩溶水对矿井的影响本区栖霞灰岩分布比较广，深部赋存于 F0～F1断层之间，东高西低，井田内钻孔见灰岩顶界面最高标高为+847.36m，最低为+228.28m，最大控制厚度 80.04 米，在井田外围有零星出露灰岩岩性为浅灰、青灰色，岩溶发育因缓断裂的影响，文笔山地层局部缺失，煤系地层局部与灰岩临近或对口，岩溶水对童子岩组弱裂隙水有侧压补给作用。

由于 F0、F1断层影响，矿区灰岩顶界面抬高，局部与煤系地层接触，矿井基建三个迎头在灰岩顶界面附近施工遇断层都突水，水质偏碱性，明显为灰岩水由于本井田灰岩东高西低，灰岩水水量足压力大，栖霞灰岩岩溶水是矿井涌水的主要影响因素2.2.22.2.2 导水断层（裂隙带）对矿井的影响导水断层（裂隙带）对矿井的影响井田内缓倾角断层主要有 F0、F1、F2、F3、F101等五条，根据矿井揭露情况看，由于F0、F1断层推覆作用，灰岩与煤系地层对口同时断层带较破碎，导水性好从排矸井和主平硐揭露到的断层分析看，F1断层带均较破碎，且均有火成岩（石英斑岩）侵入，断层涌水大，造成矿井掘进停工；风井+630m 回风石门揭露到灰岩后见 F0断层，断层带破碎且有空洞，迎头掏槽眼见水时射出 20 米远，断层涌水的水压大由于 F0、F1断层较为破碎，导水性好，切割灰岩时在断层与灰岩接触面处，可能形成溶洞群；同时，由于断层导水作用，煤系地层含水层与灰岩岩溶水、地表水形成水力联系，因此导水断层也是矿井涌水的关键影响因素2.2.32.2.3 地表水体对矿井的影响地表水体对矿井的影响据吾祠煤矿初步设计说明书，该矿区内沟谷发育，较大的有大柏坑沟，流量为132.36-535.32L/s；东部有后隔洋沟，流量为 61.28L/s。

经初步分析，由于导水断层连通作用，大柏坑沟水通过导水断层与井田内的灰岩溶洞群和童子岩组一段含水层有水力联系，地表水体对矿井水起着间接的补充作用3 3 矿井防治水对策与措施矿井防治水对策与措施 （1）以疏为主，疏堵结合吾祠煤矿为平硐上山开拓方式，目前正在进行主平硐和风井等巷道的施工，根据建井揭露情况看，矿井涌水量将大大超过原预测量由于开拓巷道大都穿过 F0、F1断层和栖霞灰岩地层，因此，矿井涌水点多，水量大由于矿井采用平硐开拓方式，矿井水治理可以采取以疏为主的方案；在探放水的基础上，先施工平硐，停止下山施工；加强出水点处巷道支护，扩大排水沟，引导矿井水从主平硐排出；井下主要出水点可以采取必要的堵水方案，以减少矿井开拓对地表水系的破坏2）坚持“有疑必探，先探后掘”方针，认真落实探放水措施由于矿井设计的主要井巷工程都要穿越 F0、F1断层和栖霞灰岩地层，且栖霞灰岩顶界面可能有所抬高，因此在开拓和开采中极有可能遇见灰岩溶洞或大的导水断层，同时矿井周边历史上曾有小煤开采留下的老塘积水，因此，矿井建设过程中必须严格按照《煤矿安全规程》 、 《井下探放水技术规范》 、 《矿井水文地质规程》和《煤矿防治水工作条例》等有关要求，做好探放水工作。

探放水前务必认真做好探放水设计，制定探放水安全技术措施，经上级有关部门审核批准后认真落实、严格实施3）完善边掘进边成巷的建井措施，加强井巷工程支护根据现场观察，现有井巷工程个别地段岩性破碎，巷道围岩压力较大建议探放水前，先完成现有巷道的成巷工作，在今后边探边掘过程中，要及时支护及成巷，确保无后顾之忧同时，在探放水时，一定要加固好巷道迎头支架，确保探放水工作的安全4）重新优化矿井设计方案，主要井巷工程尽量避开灰岩地层由于矿井设计时未考虑栖霞灰岩岩溶水对矿井建设和生产的影响，设计的开拓巷道多处穿过 F0、F1断层和栖霞灰岩地层，同时施工时采用下山施工方式，致使建设施工安全得不到保障建设和设计单位应重新考虑设计和施工方案，采区风井设计可考虑另选一处建设，施工方案改为平硐施工方式，有利于排放水，以确保施工和生产安全5）进一步开展矿区水文地质专题研究工作，为矿井防治水工作提供可靠的技术支持由于地质勘探阶段未对栖霞灰岩分布规律及矿区水文地质进行深入研究，因此，矿井建设阶段将难免遇到一系列预想不到的水害问题为了确保矿井今后开采安全，建设方应继续开展水文地质工作，进一步摸清栖霞灰岩及灰岩溶洞分布规律，深入了解岩溶水、地表水与煤系地层含水层水力联系情况，详细绘制井田水文地质图、灰岩顶界面等高线图、矿井综合水文地质图、矿井充水性图、矿井涌水量与各种相关因素动态曲线图、井上下对照图等，完善防治水各项安全措施，最大限度地确保矿井建设和生产的安全。

4 4 结论结论（1）漳平吾祠煤矿矿井水主要由栖霞灰岩岩溶水和地表水经断层导水作用进入井下，造成矿井涌水猛增F0、F1断层和栖霞灰岩地层接触带是主要的涌水地段2）该矿防治水措施主要是以疏为主，疏堵结合；坚持“有疑必探，先探后掘”方针，认真落实探放水措施；开展矿区水文地质研究，完善矿井技术工作和防治水各项措施3）优化矿井设计和施工方案，主要井巷工程尽量避开灰岩地层和导水断层，矿井施工要避免下山施工，以有利于施工排水，确保施工安全参考文献参考文献1．国家安全生产监督管理局 国家煤矿安全监察局 煤矿安全规程 煤炭工业出版社 20062．中华人民共和国煤炭工业部 水文地质规程 (84)煤生字第 550 号3．中华人民共和国煤炭工业部 煤矿防治水工作条例 (86)煤生字第 629 号4．井下探放水技术规范 MT/T6。