基于矿井水文地质条件的深部煤层开采实践

基于矿井水文地质条件的深部煤层开采实践

井工人开采井的地质条件一般复杂。开采井的推水量比大型井更复杂。随着矿区浅部煤层可采资源储量逐渐枯竭，转入井工开采深部煤层资源是企业持续发展的有效途径之一，同时这也面临矿坑涌水量增大的问题，需要更加全面、科学地调查研究矿井水文地质条件后，合理预计矿坑涌水量，确保井下生产安全。1井工开采建设A矿井1600m水平以上煤层为露天开采，该处资源储量已接近枯竭，现准备1600m以下煤层的井工开采，开采标高1500～1600m，生产能力6.0×102矿山地质条件2.1安峪河集矿造林安峪河为区内仅有的平年性地表河流，自西向东从矿井南缘流过，河流年平均径流深度43.8mm，年径流量4.994×10矿井最高点为矿区中部的一号山梁，是安峪河和矿井北部木瓜沟的地表水分水岭，矿井南、北两侧发育2条冲沟，雨季洪水沿沟谷汇集后向东流入安峪河。由于前期该矿为露采，造成矿井中部原生山梁形成露采坑，采坑两侧为露采遗弃的废弃矿渣和地表剥离岩土体2.2层根据矿井所处区域的地质特征和地下水赋存形式，矿井地下水分为松散岩孔隙水和基岩裂隙水两类，具体情况如下。2.2.1安峪河河谷地区第四系冲洪积层地下水联合回采单井内大部分地层发育厚度小，降水入渗后很快沿地表山坡径流至山谷或渗入到下部基岩裂隙中。但是，在矿井南缘安峪河河谷地带，第四系冲洪积层较发育，含水层厚度2.00～33.58m，平均厚度19.57m，接受大气降水补给和河谷两岸基岩裂隙水的侧向排泄补给，水位标高1560～1579m。以往河床施工的勘探孔内自流量可达0.263L/s，富水性较强。2.2.2基岩裂隙水含水层含水岩层为矿井内石炭、二叠系砂岩、泥岩地层，该区广泛出露，最大残留厚度230m，基岩裂隙水含水层是矿坑充水的直接含水层。现场调查结合矿方反映资料，该含水层裂隙不发育，渗透性弱，富水性弱。大气降水为主要补给源，矿井南缘安峪河河谷一带可接受安峪河河水的侧向补给。2.3过长安组地层破碎带调查发现，在矿井中部发育有一条高角度断层，沿NE方向切过太原组地层并被上覆堆积层所覆盖，断距150m，倾角85°，为压扭性正断层。断层破碎带胶结程度好，主断裂不含水。井下巷道揭露沿该断层发育的派生小断层、裂隙时稍有淋水。2.4降低地下水的汇集矿区地貌形态属低中山地貌，沟谷呈“V”字形，地形坡度大，有利于地表水的排泄，不利于地下水的汇集。含水层主要补给源是大气降水，绝大部分降水沿山坡汇集后流入安峪河排泄出矿区，少量降水入渗补给基岩裂隙含水层，由高处向低处运移，在安峪河河谷排泄。2.5地表水富水性评价矿井地处基岩山区，含水层富水性弱，以大气降水入渗补给为主，补给来源少、差，对矿井安全生产影响较小，仅在南缘安峪河河谷第四系孔隙水富水性较好，水位标高1520～1560m，与地表水水力联系密切。邻近安峪河井工开采深部煤层时（最低开采标高1500m，矿井体上覆地层厚60m），导水裂隙带将导通安峪河河谷孔隙水，开采深部煤层时将形成侧向充水，会影响矿井生产安全。3估计井总供水3.1矿山水源保护目前，矿井开采标高分别为1580m和1500m。矿井提供的2016年涌水量统计数据详见表1。3.2地下水入渗估算综合上述情况分析，矿井的充水水源为大气降水，其次为后期开采矿区南缘深部煤层时接受安峪河孔隙水的侧向入渗补给。在安峪河一带预留防隔水煤柱后，将不再受其影响。由于矿井所处区域未实施过降水入渗试验，为合理估算矿区的降水入渗数据，选择地下水径流模数法来估算矿区地下水量。计算公式如下：式(1)中，Q3.3矿井涌水量分布经式(1)估算，矿井降水入渗量为3.7×10矿井所处区域气候较干旱，降水分布不均，由于矿井涌水量主要受大气降水控制，降水量充沛的年份，矿井涌水量亦会有所增大4矿井充水研究矿井