霍州矿区岩溶水对下组煤开采的威胁及构造控水研究VIP免费

霍州矿区岩溶水对下组煤开采的威胁及构造控水研究田保安(山西省煤炭地质局一四四队，山西洪洞)摘要：霍州矿区下组煤炭资源储量占总储量的53％以上，但由于下组煤层底板标高普遍低于其下部奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层水位。加之矿区内构造发育，水文地质条件复杂，对下组煤的开采构成了威胁。通过对霍州矿区水文地质条件的分析与研究认为。各井田下组煤开采受岩溶水威胁的程度不尽相同。为保障矿井安全生产，要有针对性实施各井田下煤组的开采方法及防突水措施。关键词：矿井突水；岩溶水；煤层开采；下组煤；霍州矿区0引言霍州矿区是山西省主要的炼焦煤生产基地之一，下组煤层(指9、10、11号煤)的储量占总储量的53.8％。其中辛置矿下组煤占总储量的比例为58.2％，曹村矿下组煤古总储量的比例为67.5％，团柏矿下组煤占总储量的比例为72.4％，白龙矿下组煤占总储量的比例为52.5％，李雅庄矿下组煤占总储量的比例为65.2％。随着矿区上组煤资源储量日益减少，开采下组煤层已成为目前必须考虑的问题。霍州矿区下组煤层赋存于本区奥陶系石灰岩与太原群K2石灰岩两层主要含水层之间，K2石灰岩为9号煤层直接顶板，奥陶系石灰岩距11号煤层底板仅20m左右。以团柏井田为例，按照GB12719—91推荐的经验公式计算，9号煤层底板岩溶水突水系数最大达0.277，最小0.107，一般0.15～0.20。11号煤层底板岩溶水突水系数最大达0.899，最小0.26，一般0.4左右。因此岩溶地下水已对下组煤层的开采构成了严重威胁，由于下组煤层底板标高普遍低于奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层水位，水文地质条件复杂，如不能保障下组煤的安全开采，势必大大缩减矿井寿命。1矿区岩溶水特征霍州矿区东部为霍山，霍山主要为变质岩系组成，由于霍山断层使之成为矿区东部天然隔水屏障，西部吕梁山，奥陶系石灰岩，大面积出露，以吕梁山分水岭为界成为一个良好地下水补给区，北部至晋中盆向南运动。由于下团柏断层的阻水作用与汾河河床下切使得地下水在此大量出露，形成山西有名的郭庄泉，泉流量一般为7m3／s，最大达10m/s，其流量变化幅度不大。霍山断层的存在使区内地层向东一东南倾伏，成为一个良好的盆式储水构造。这个储水构造包含了吕梁山补给区、径流区与郭庄泉排泄区，构成一个完整的水文地质单元，其中补给区面积达1000余km，径流区面积约2600km，径流距离约60～100km，补给范围之广，储存范围之大，是郭庄泉流量大而变化小的根本原因。区域主要含水层有奥陶系马家沟石灰岩与太原组k2石灰岩，而奥陶系石灰岩含水层又控制全区。奥陶系石灰岩含水层为本区主要含水层(图1)，该层厚度超过700m，岩溶发育，含水丰富，霍县郭庄泉流量大而稳定达7m/s。静止水位标高为520-545m，水力坡度平缓，一般1.7％。，说明地下径流畅通。从目前地质资料分析，该层含水层具有广远的补给来源，由于流域范围广，库容大，具有很好的调节能力。泉区是地下水集中排泄区，地下水对灰岩侵蚀作用强。据资料反映，单位涌水量离泉区愈远则愈小，反之则大，因此在矿区水文地质分区图分区特点是以泉区为中心呈环状分布。由于本区断裂构造发育，不同地区含水性又有很大差别，钻孔单位涌水量最大可达50L／(s·m)，最小则只有0.0005L/(s·m)，富水性相差极大，使本区水文地质条件变得十分复杂。本区地下水的活动剧烈，使得奥陶系石灰岩岩溶十分发育，沿汾河河谷一带，陷落柱十分发育，从目前矿井生产所揭露的情况来看，最大者直径可达百米，陷落高度可达200m。K2石灰岩含水层为9号煤直接顶板，厚度一般在10m左右，该层含水层虽然厚度薄，出露有限，但富水性确较好。该层含水层之所以含水丰富，降水补给不是其主要因素，通过断层与陷落柱得到奥陶系灰岩含水层地下水的补给才是真正原因。由于奥灰水的水位标高在520—545m，K2灰岩接受奥灰水的补给的范畴是容易圈定的经圈定K2得到补给的范围有限，但由于下组煤层处于奥灰与K2灰岩两层含水层之间，在今后开采的过程中势必改变其平衡关系，加之霍州矿区下组煤层基本上位于奥灰水水位以下，造成矿井大量充水，甚至突水的可能性极大。2下组煤开采水文地质条件研究霍州矿区岩溶地下水的富水性在不同地区有很大差别，影响...