韩家湾煤矿矿井水文地质条件分类与评价

更新时间:2024-02-29 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:31471 浏览:144153

摘 要煤矿矿井水文地质条件分类与评价是矿井水害防治的重要工作,文章通过研究韩家湾煤矿的水文地质条件,对矿区水文地质进行了分区,并根据我矿水文地质条件进行了分类,为本矿井水害的防治工作提供一定的参考.

关 键 词水文地质条件分类评价韩家湾煤矿

【分类号】:TB44.1

引言

煤矿矿井水文地质条件分类与评价是矿井水害防治的重要工作,是矿井安全建设、生产不可或缺的基础工作.由于水文地质条件不清或未进行分类评价等原因造成的矿井突水溃砂等事故时有发生,对人民的生命财产安全造成了严重威胁.

韩家湾煤矿自建井以来虽从未发生过水害事故,但井田内水文地质条件较为复杂,威胁着矿井生产、建设的正常进行.因此,对于韩家湾煤矿矿井水文地质条件进行分类和评价研究对于其矿井水害防治及生产、建设具有重要意义.

1井田地质概况

韩家湾井田位于陕北侏罗纪煤田神木北部矿区,井田面积约12.4km2,产量400多万t/a,经济效益显著.含煤地层为侏罗纪延安组地层,该层自上而下划分为五个岩段,除第一段沉积缺失外,其余各段均含有可采煤层,井田范围内含1~4号煤组.2-2、3-1、4-2煤层为主要可采煤层,1-2上、1-2煤层为次要可采煤层.目前正在开采1-2、2-2煤层,为3-1煤开拓巷道.

区内地表基岩零星出露,在西南边界处有较大面积出露外,其它地段均被第四系、新近系沉积物覆盖.地层从老至新依次为:上三叠统永坪组、中侏罗统延安组、中侏罗统直罗组、新近系上新统保德组、第四系中更新统离石组、上更新统萨拉乌苏组、全新统风积沙地层.

本井田地处华北地台鄂尔多斯台向斜东翼――陕北斜坡上,地层产状平缓,倾角1°左右,区内未发现断层、褶皱,亦无岩浆活动,地质构造简单.

2水文地质条件

2.1井田边界的水文地质意义

井田四周边界均为人为边界.井田内含水层与井田外含水层没有被断层等切割,为一个整体,水力联系密切.

2.2含水层

井田内含水层可分为两类,即第四系松散层孔隙含水层和砂岩裂隙含水层.

第四系松散层孔隙含水层,由中细砂、粉细砂组成,一般厚4~20m,主要分布于风沙滩地和河沟地带,单井涌水量(12英寸口径)一般50~100m3/d,水质为HCO3-Ca型,矿化度小于0.5g/L.

上更新统萨拉乌苏组孔隙潜水含水层,主要由中细粒砂、粉砂组成,一般厚20~50m,分布于井田内的绝大部分面积,单位涌水量0.0396L/,富水性较弱,局部区域不含水.

中侏罗统直罗组裂隙潜水含水层,由中粗粒含砾长石砂岩组成,一般厚2~40m,主要出露于糖浆渠两岸,单位涌水量为0.0776L/,富水性弱,但其距2-2煤层间距小,采煤导水裂隙带高度将直接沟通,为矿井主要充水层.

中侏罗统延安组裂隙承压水含水层,为本矿区的含煤地层,主要由泥岩、粉砂岩、中细粒砂岩组成,单位涌水量0.00086~0.01212L/,各可采煤层顶板含水岩段是矿井直接充水含水层,采煤导水裂隙带高度将直接沟通,为矿井主要充水层.

2.3地下水的补给、径流、排泄条件

补给区域地下水主要接受大气降水补给,降水期集中,沙层极易接受降水渗入,为地下水补给创造了有利条件.

径流降水渗到地表沙层后,部分漫向低洼区、河谷区,部分垂直下渗补给基岩裂隙水.潜水径流一般由分水岭向两侧沟谷潜流,流向具多向性.承压水的径流主要是受区域地形构造所控制,基本沿裂隙顺层运动.

排泄地下水排泄主要以下降泉或潜流形式排泄,其次是垂直入渗和蒸发排泄.地下水出露和排泄渠道主要是糖酱渠、窑子渠、布袋壕沟谷区、次为矿井排水.

3矿井充水水源分析

3.1大气降水

第四系松散层潜水由于矿井煤炭资源的长期开发,已下降至基岩内,松散层已形成包气带,大气降水先满足包气带,大气降水不会立即涌入井下,这种条件下,大气降水可作为矿井的间接充水水源.但在基岩裸露和沟谷切割较深地段,高强度降水可通过回采形成的裂隙带直接涌入矿井,成为矿井充水的直接水源,对工作面造成严重威胁.

3.2含水层水

矿井的主要的充水通道是采矿引起的导水裂隙带.由于采动破坏了煤层与围岩的原始平衡关系,煤层上覆岩层特别是煤层顶板岩体,因自身成份与结构形态的不同而呈现出不同的运移状态,从而产生裂隙.如果工作面回采时导水裂隙带波及到上覆含水层,将会引起上覆含水层地下水沿裂隙带涌入井下;如果导水裂隙波及到含水砂层,将会引起矿井突水溃砂事故的发生;如果导水裂隙带波及到上覆基岩含水层,将会引起含水层水沿裂隙带涌入井下.

韩家湾矿在“综放”式开采条件下导采比应大于24.9倍,由于导水裂隙带较高,当其发展到煤层上部含水层时,含水层中的水可以直接涌入井下,涌水量大小与充水岩层的富水性有关.因此如若本井田发生突水时,初期水量较大,以释放静水量为主,后期水量渐趋稳定,以动储量为主,水量较少.

3.3老窑水及废弃井巷积水

老窑积水往往具有一定的水压,即使水量不大也能导致淹井.另外,其较大的水压对巷道顶板岩石和支护具有很大的破坏性,能够直接威胁现场作业人员的安全.

于2011年关闭的韩家湾村办小煤窑原来的开采范围与韩家湾煤矿下组煤重叠,井田西南角,开采后的老空积水仍然是韩家湾煤矿下层开采的一个水患因素.而且近年来矿区周围的生产矿井采空面积在逐年增加,采空区积水面积也在不断增大,另外,井田内上组煤开采后形成的采空区越来越大,势必对下组煤的安全开采构成一定的水患威胁,研究表明韩家湾2-2煤开采时面临1-2煤层204.8万m3采空水威胁,因此下部煤层开采时,必须按照水文地质规范和煤矿安全规程要求的原则进行采掘工作.4水文地质分区

区内不同的地貌单元的水文地质条件也各不相同.依据地貌单元,并结合地下水的补、迳、排条件以及含水层富水性的差异,可划分为河谷区、风沙滩地区及黄土梁峁丘陵区,各分水区的水文地质特征如下所述.


河谷区指区内河流及一些较大支沟的谷底及两侧,是地下水和地表水的天然排泄通道.河谷区地形低而起伏不大,水位埋藏浅,含水层易于接受大气降水及地表水的渗入补给,同时还接受谷坡基岩水的侧向补给.

风沙滩地区分布于矿区的西及西南部,地势相对平坦,风积沙广布地表,多呈平沙地、窝状沙丘、沙梁和沙垅岗形态.风积沙结构疏松,孔隙率大,透水性好,利于大气降水直接渗入补给,在地形低洼处,易形成富水区、海子或沼泽地.

黄土梁卯丘陵区分布于矿区的东及南部,遭受侵蚀作用强烈,冲沟密布,地形破碎,坡陡沟深,利于地表迳流及地下水的排泄,不利于大气降水的渗入补给.因此,该区含水层水量小,富水性差.

5矿井水文地质条件分类

5.1分类依据

矿井水文地质条件分类依据是矿井客观存在的自然水文地质特征及开采后产生的新水文地质问题,分类突出水害防治基础和水文地质工作方法、水害防治的方法和措施、水害诱发的生态环境保护的方法措施等,重点突出矿井突水、涌水等水量预计、水害预测预报、水害环境效应及采后产生、引发的水文地质工程地质问题等.

5.2分类方案

根据开采煤层及与其相关的含水层的埋藏深度进行分类,根据煤层开采期间的主要充水水源进行分型,根据矿井的富水系数(即矿井总涌水量同产煤量之比)的大小分类其亚型,根据潜在水害因素做出辅助类型的划分.

5.3分类结果

根据矿井水文地质条件分类规范,韩家湾煤矿水文地质条件可表述为:II类一型3亚型,简化为:II―一―3型.

6结论

韩家湾煤矿主要含水层为第四系松散层孔隙含水层和砂岩裂隙含水层,矿井充水水源主要为大气降水、含水层水以及老空区积水.通过对韩家湾煤矿矿井的水文地质条件研究,并结合其他水文要素,将本区划分为河谷区、风沙滩地区和黄土梁卯区.依据本区的水文地质条件,并结合《煤矿水文地质条件分类规范》对矿井水文地质类型进行分类,确定矿井的水文地质类型为II类一型3亚型,为矿井后续生产中的水害防治水工作提供一定的参考.

矿井水文地质条件分析[J].陕西煤炭.2002:12―14.

4.王佟,蒋泽泉.榆神府区矿井水文地质条件分类研究[J].|中国煤炭地质.2011(11):21―24.

5.国家煤炭局.煤矿水文地质条件分类规范[S].1998.

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