当前位置:首页 >> 新闻动态 >> 行业动态 >> 正文
淮北矿区矿井水文地质条件初探
来源:本站 编辑:管理员 更新时间:2012-10-28 17:53 点击:

淮北煤矿区,除烈山煤矿区外均被厚度不等的新生界地层覆盖下的隐蔽煤田,新生界松散层的第四含水层和红层底部砾岩含水层直接覆盖在二叠系煤系地层之上,是矿井充水的主要补给水源之一。

二叠系煤系地层划分为三个含水层(段)和四个隔水层(段)。主采煤层顶、底部砂岩裂隙含水层是矿井充水的直接水源。石炭系太原组和奥陶系石灰岩均隐伏于煤系地层之下,灰岩埋藏较深,迳流和补给条件较差,富水性弱~强,差异较大,在开采条件下,以10煤底部突水或井下疏放水的形式向矿井排泄。

太原组灰岩与10煤之间隔水层较厚,在正常情况下,太灰和奥陶纪灰岩水对10煤开采没有影响,因受构造影响,使其问距缩短或对口时易发生石灰岩岩溶裂隙突水灾害,故太灰和奥灰水是矿井安全生产的重要隐患。

淮北平原的淮北煤田,除烈山煤矿区外,均被厚度不等的新生界地层所覆盖。矿井水文地质条件的复杂程度,不仅是选择矿区水文地质勘探方法、手段及勘探工程量布置的主要依据,而且也是决定矿井防排水措施的主要因素。

影响矿井水文地质条件的因素很多,但其中起决定作用的因素是含水层、隔水层对矿层的特点及其组合关系。含水层的特征是决定矿井涌水量及疏排地下水后,可能产生的水文地质、工程地质及环境地质问题的性质、范围的主导因素。含水层与煤层之间的隔水层,则限制着含水层的水涌入矿井,决定着含水层的水涌入矿井的潜力所能发挥到什么程度,以及在何处、以什么方式、通过什么途径涌入矿井。

煤层的厚度、赋存的深度等特点常常影响着开采方法,改变着矿井充水条件。含水层、隔水层、煤层的特点及其组合关系,明显地受到各种区域性的地质、水文地质、自然地理条件所控制,具有明显的分区特征。研究矿井水文地质特征,对矿井水文地质勘探及矿井防治水是非常有益的。根据淮北矿区矿井水文地质勘探及矿井开采的实践,探索淮北矿区矿井水文地质特征,并在此基础上进行指导

1、成煤时代
淮北煤田成煤时代均为石炭、二叠系。石炭系煤层不可采,二叠系煤层又分为上石盒子组、下石盒子组及山西组。
成煤时代是形成矿井水文地质条件特征的一个重要因素。煤层的生成时代不同,围岩的成岩程度不同,其中含水层的含水空间特征及其控制因素亦有较大的差异,从而显示不同的矿井有着不同的水文地质特征。淮北二叠系煤田的矿井属砂岩裂隙及石灰岩溶隙及断层和基底含充水矿井,矿井水文地质条件类型多数为中等类型即二类II型,少数为二类山型。

2、沉积建造
煤系及其覆盖层的沉积特征,常常具有区域特点,也是形成水文地质分区的重要原因。
2.1煤系的基底
淮北煤田的煤系基底均为石炭系和奥陶系地层,石炭系厚度约150m,含石灰岩12层,其中三灰13m,四灰和十二灰均为17m,中问夹有薄层煤层,局部可采,大多不可采。
奥陶系石灰岩厚500多米,均为矿区和区域强含水层,故时常威胁着其上煤层的开采,也常是煤层开采充水含水层,石灰岩岩溶裂隙发育是许多大水矿井的主要充水因素,从而也使水文地质条件复杂化。
2.2沉积岩相
淮北矿区的煤系地层,通常为陆相及海陆交互相沉积,地层在通常情况下10煤距太灰间距50~60m.对10煤开采没有威胁,但往往由于受地质构造影响,煤层与太灰距离缩短,如果太灰再与奥灰发生水力联系时,则往往造成矿井特大突水灾害。历次发水情况如下:
(1)1988年10月24日,淮北矿区杨庄煤矿,Ⅱ617工作面,因掘进放炮振动,断层活化破坏煤层底板,引起10煤底部太原组石灰岩发生特大突水灾害,最大突水量达3153m。/h,造成二水平被淹,恢复治理工作两年多,直接经济损失1.5亿元以上,造成矿井减产55%。
(2)1996年3月4日,皖北矿区的任楼煤矿,由于石灰岩导水岩溶陷落柱,导通奥陶系石灰岩岩溶裂隙含水层,7222工作面发生特大突水灾害,最大突水量达34570m。/h,损失惨重。
(3)1998年2月19日,宿县矿区桃园煤矿
1041工作面因周期来压,破坏10煤底部隔水岩层,造成太原组石灰岩突水,最大突水量550m。/h,造成矿井被淹,后注浆堵水才恢复生产。
3、隔水层组厚度
隔水层组厚度的变化,有两种情况,一是煤系中煤层层位及可采厚度的变化;二是含水层与煤层之间隔水岩层厚度的变化,其结果使煤层远离或接近含水层,从而改变了矿井充水条件。由于受地质构造影响,10煤与太原组石灰岩之间距离缩短,隔水岩层变薄,起不到隔水层应有的隔水作用,故在许多煤矿区都存在太灰和奥灰水的问题,使得石灰岩岩溶裂隙水对煤层开采构成威胁,据涡阳矿区的花沟井田,勘探阶段71个钻孔统计,其中有31个钻孔揭露太原组石灰岩,根据公式(矿井水文地质规程)
T。=高式中
T。——突水系数,MPa/m;
P——隔水岩层承受的水压,MPa;
M——煤层底部隔水层厚度,1TI;
CP——采矿扰动破坏厚度,1TI。
经过估算,突水系数为0.304MPa/m~0.897MPa/m.平均为0.52MPa/m,均大于矿井水文地质规程规定的突水系数大于0.06MPa/m,都存在着突水的危险性。

淮北煤矿区,除烈山煤矿区外均被厚度不等的新生界地层覆盖下的隐蔽煤田,新生界松散层的第四含水层和红层底部砾岩含水层直接覆盖在二叠系煤系地层之上,是矿井充水的主要补给水源之一。

影响矿井水文地质条件的因素很多,但其中起决定作用的因素是含水层、隔水层对矿层的特点及其组合关系。含水层的特征是决定矿井涌水量及疏排地下水后,可能产生的水文地质、工程地质及环境地质问题的性质、范围的主导因素。含水层与煤层之间的隔水层,则限制着含水层的水涌入矿井,决定着含水层的水涌入矿井的潜力所能发挥到什么程度,以及在何处、以什么方式、通过什么途径涌入矿井。

煤层的厚度、赋存的深度等特点常常影响着开采方法,改变着矿井充水条件。含水层、隔水层、煤层的特点及其组合关系,明显地受到各种区域性的地质、水文地质、自然地理条件所控制,具有明显的分区特征。研究矿井水文地质特征,对矿井水文地质勘探及矿井防治水是非常有益的。根据淮北矿区矿井水文地质勘探及矿井开采的实践,探索淮北矿区矿井水文地质特征,并在此基础上进行指导。

4、新生界覆盖层

淮北煤田大部分被巨厚的新生界松散层和红层所覆盖,淮北煤矿区松散层厚度40~80m,宿州煤矿区松散层厚200~400m,临涣煤矿区松散层匣300~400m,涡阳煤矿区松散层厚600~700m,临涣煤矿区和涡阳煤矿区还有红层覆盖,半固结的红层厚度2~257m,松散层底部的第四含水层(底含)和红层底部的砾岩含水层直接覆盖在煤层露头之上,少数为富含水层,大部含水性弱~中等,对煤层的开采有一定的充水影响。
如宿州煤矿区的祁东煤矿,松散层第四含水层厚度0~59.10ITI,平均厚度34~40m,钻孔抽水试验单位涌水量q为0.034~0.219L/s,渗透系数七为0.114~3.282m/a,2001年11月24日3,22工作面,松散层第四含水层砾石层发生突水,最大突水量Q为1520m。/h,矿井被淹,后来注浆堵水恢复生产。

5、地质构造

煤矿矿井构造发育特征,对矿井的水文地质条件的影响显而易见。构造是控制含水层空间发育的重要因素,是形成矿井水文地质单元的边界,决定着水文地质单元的大小。

构造是控制含水层的出露情况及分布范围等,而断层本身的导水性、富水性和在水文地质上的意义,也具有区域性差异,影响着矿井的水文地质条件。

在淮北煤矿区,太原组石灰岩和奥陶系石灰岩,岩层倾角平缓,呈大面积展布与二叠系地层多呈平行不整合接触,在同一个矿区内与煤系地层的组合关系,相对比较稳定。矿井水文地质条件,往往与石灰岩补给面积大小,构造复杂程度和补给、径流、排泄等条件关系密切,由于太灰和奥灰的各个组段,具有不同的富水性及水文地质特征,由此而引起各矿区的水文地质条件的差别。

断层的导水性及其水文地质意义,常常取决于断层两盘岩层的岩性和对接状况,尽管断层裂隙带富水性往往较围岩强的多,但只要不沟通四含和太灰及奥灰水,则常以储存量为主,易于疏干。在岩溶裂隙发育地段,断层裂隙带常常成为岩溶裂隙比较发育的地下水集中渗透地带或强迳流带。

6、矿区自然地理因素

地形、地貌单元的特性,大气降水的强度及分布特点,地表水系的分布及发育状况均影响着地下水的补给、迳流、排泄条件及富水性的变化等其它特征的重要因素,这些因素也具有明显的区域特征的重要特点,是形成矿井水文地质条件、区域水文地质条件变化的又一个重要原因。
(1)淮北矿区矿井充水,主要是石炭系太原组和奥陶系石灰岩岩溶裂隙水,是构成对矿井开采的主要威胁。
(2)新生界松散层第三隔水层组比较发育,厚度较大,分不稳定,能阻隔地表水及一、二、三含地下水与四含及地层的水力联系。新生界松散层第四含水层和新生界红层底部砾岩含水层组局部发育,且厚度变化较大,只有宿州煤矿区的祁东煤矿松散层第四含水层的砾石层比较发育,厚度较大,50多米,对矿井开采构成一定威胁,祁东煤矿曾发生一次砾石层的淹井事故。在留有一定防水煤柱情况下,不会对矿井开采构成威胁。
(3)煤系的砂岩裂隙水,在揭露时,是瞬时充水,但水量不大,很快衰减呈淋水或滴水状况,属于弹性释放水,对矿井开采威胁不大。
(4)断层多数为泥质充填,一般富水性不大,矿井揭露时一般无水。只有断层和太灰及奥灰发生水力联系时,才对矿井开采构成威胁,开采时只要遵守矿井开采的各项规程和规范,在迂灰岩和断层附近时超前探水,对太灰和奥灰要打探孔疏水降压,把灰岩水压高度降到安全开采标高,使灰岩水由承压变无压,矿井才能安全生产。

 

Copy © 2012-2015 版权所有:郑州市双晶仪器设备厂 WWW.CGHG6878.COM 公司地址:郑州市航海路与中州大道交叉口美林国际广场 联系电话:15036122628 宋经理