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永煤集团城郊煤矿矿井水文地质特点与防治水技术管理探讨
摘要：伴随着我国社会的不断发展，煤炭业也在迅猛的发展。永煤集团城郊煤矿的水文地质条件比较复杂，比较容易出现地板岩溶水突水淹井的危险。为了更好的防止事故的发生，我集团采用了物探、跟踪试验、同位素分析等手段，对城郊煤矿矿区的水文地质条件进行探究。本文主要对永煤集团城郊煤矿实际情况进行介绍，并在对矿井的水文地质条件和水文地质特征分析的基础上，提出了矿井防治水的具体方法，从而取得了良好的效果。
关键词：城郊煤矿；水文地质；防治水技术；地质特征
城郊煤矿位于河南省永城市境内，隶属于永煤集团，现有三对投产的大型矿井， 城郊煤矿建立于1999年12月29日，直至2003年10月11日竣工，并经经国家发改委验收正式投产，设计生产能力240万吨/年，当年投产，当年达产。2009年核定矿井生产能力为500万吨/年。井田位于永城隐伏背斜西翼中段，南北长约12km，东西宽约11km，勘探面积约103km2。地质储量75078万吨，保有储量75078万吨，其中可采储量40229万吨，设计服务年限118.2年。为防止煤矿突水淹井事故发生，尽量避免经济损失，解析城郊煤矿的水文地质特征，进而对城郊煤矿水文地质条件进行系统了解，做好对防治水的管理工作。
1.城郊煤矿水文地质条件
1.1矿井的地层简介
城郊井田位于北北东向的永城隐伏背斜的西翼中段，北北东向断层构造居主导地位，其次是近东西向构造，局部发育有北西向构造。矿井地层根本构造同区域地层相差无几，根据钻孔揭露自下而上可分为：中奥陶统，中、上石炭统，二叠系和新生界。含煤地层自下而上为上石炭统太原组，下二叠统山系组、下石盒子组，上二叠统上石盒子组，含煤情况差别较大
1.2矿井水文地质类型
城郊煤矿受采掘破坏或影响的主要含水层为顶底板砂岩水，由于砂岩含水层富水性不均一，主要以消耗静储量为主，补给条件一般。矿井周边无小窑及其他老空积水区，矿井内工作面回采结束后存在少量老空积水区，这样可以减少对矿井的威胁程度，但因为矿井采掘活动面积大，顶底板砂岩水及老空水占矿井正常涌水量比重较大，实测矿井正常涌水量在576m3/h左右，根据矿井实际揭露水文地质情况结合《煤矿防治水规定》相关规定，经永城煤电公司批复，城郊煤矿水文地质类型为中等类型。
1.3矿井岩浆岩组成结构
井田内岩浆岩活动频繁，精查时共有69个钻孔（占钻孔总数的20%），穿见
82层次岩浆岩。主要集中分布在31勘探线以北，F14断层以东与陈四楼井田比邻处，侵入煤组影响煤层者为较薄的岩脉（岩席）。钻孔穿见厚度多在3m之内，仅在001孔见到43.24m厚的钠长石化花（斑）岗岩侵入在O2灰岩中，在3409孔K6砂岩以上地层中见到辉绿岩，厚度达25.45m。
2.城郊煤矿水文地质特征
主要依据相关的勘察结果及生产期的水文地质资料进行分析，可以得知城郊煤矿水文地质特征为：
2.1岩溶水分布具有不均匀性
由于从岩溶水的补给区一直到排泄区域，岩溶的发育强度也在不断改变，逐渐的由弱到强，这样水文地质条件越来越复杂。岩溶发育的不均匀，导致岩溶的含水层含水性也有不均匀情况出现，并且会出现东强西弱的特点。比如说，为了可以快速疏放煤层底板太原组岩溶水，在一井二水平暗主副斜井西泄水巷布置了泄水孔，只有少部分的泄水孔泄水速度比较大，其余泄水量接近为零。
2.2岩溶水受到构造的管控
矿井的大断层管控着整个矿井的水文地质条件，同时也是岩溶水进入矿区的主要通道。小断层生长的区域岩溶含水层的水容量比较多，这样就会致使地板突水的概率大大提升。除此之外，小断层同时也是每层地板岩溶水的输水通道。
2.3岩溶水可以从底板天然裂隙和采动裂隙进入矿井
煤层顶底板砂岩裂隙水是矿井主要充水水源，但由于井田范围内砂岩具有富水性弱，渗透性差，易于疏干等因素的影响。通过城郊煤矿近几年实际揭露水文地质资料分析，煤层顶底板砂岩裂隙水多为滴水形式出现，并且水量相对比较少，疏干期大约在五个月左右。由于隔水层的岩性特征，在隔水层中有着很多的小断层和裂隙，如果在采动破坏的原因下，就会形成很多的采动裂隙，从而形成导水通道，这样岩溶水就可以通过通道进入矿井中。除此之外，白云岩岩溶水和灰岩岩溶水的关联性非常强，这样通常可以看作为相同的含水层。
3.城郊煤矿防治水方案
在煤矿防治水的过程中，要严格按照《煤矿安全规程》及《煤矿防治水规定》留足防隔水煤柱，煤层露头25m范围内严禁采动，防止表土层水直接向采面补给，掘进期间如顶板淋水较大，需施工顶板放水孔。防治水时，要严格按照公司防治水管理规定的要求，采区工作面掘进期间排水设施紧跟迎头，并具备不小于180m3/h的排水能力，回采期间排水设施随工作面推进即时前移，并具备不小于300m3/h的排水能力，这样可以保证工作面掘进、底板改造工程施工以及其他施工安全、稳定的进行。
煤层露头区和灰岩都是矿井水的关键补给来源，基于此，我们制订了泄水降压同注浆堵水相结合的防治水方法。实施防治水过程中不但要增加泄水力度，还要在矿井周围的岩溶水补给区域中应用地面三维地震、探钻等方法来对地下水补给通道进行勘察，勘察完成后用地面注浆的办法堵住地表水对岩溶水的补给，这样在很大程度上可以提升泄水降压的效果，从而减少了排水的成本。
4.总结
通过对矿井水文地质概况和生产实际的了解，我矿防治水部门对矿井防排水系统进行了完善，矿井周围及各采区严格按照《煤矿安全规程》留设防隔水煤柱，并加强水害预测预报，实施底板注浆改造工程。在很大程度上减少了地板岩溶水突水淹井事故的发生，促进了煤炭业的持续发展。
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