摘要：簡單介紹了安徽蕭縣白土礦井的水文地質特征，從礦井水害充水因素第四系含水層、風化帶含水層、太原組灰巖含水層、奧陶系灰巖含水層以及斷層導水性進行展開分析，同時對礦井的從頂板、底板分別分析，對礦井水害做出評價，并且提出相應的防水措施。

　　關鍵詞：白土地區；含水層；礦井水害；水害評估；

　　Abstract: a brief introduction of the hydrogeological characteristics of the clay mine in Anhui Xiaoxian, filling the water factor Quaternary aquifer water damage from the mine, the weathered zone aquifer, Taiyuan limestone aquifer, Ordovician limestone aquifer and fault hydraulic conductivitycarried out to analyze the mine from the roof, floor, respectively, analysis of mine water hazard, make evaluations and propose appropriate waterproofing measures.

　　Key Words: white land area; aquifer; mine water damage; water damage assessment;

　　中圖分類號：   TD217    文獻標識碼：A      文章編號：

　　1.前言

　　礦井水害是煤礦井下五大災害之一，我國是世界主要產煤國家之一，而且也是受水害最嚴重的國家。因此對礦井水害防治應該重點防治，確保煤礦安全生產。研究區位于安徽蕭縣，西距蕭縣城約15km，東距京滬鐵路18km，北距白土鎮約3 km，距江蘇省徐州市36km。可采煤層主要有V煤、VII煤、VIII煤、X煤，主要埋藏于石炭系太原組，研究區煤礦主要采礦工藝還是采用炮采為主。

　　圖1：交通位置圖

　　2.研究區水文地質特征

　　研究區含水層主要包括奧陶系含水層、石炭系本溪組含水層、太原組含水層、山西組含

　　水層、二疊系含水層及第四系含水層，各含水層特征分別描述如下：

　　1.奧陶系含水層，位于石炭系本溪組含水層之下，上距太原組X煤層約30米。區域資料，該含水層含巖溶裂隙承壓水，但其富水性隨裂隙巖溶發育程度、埋藏條件的不同有較大的差異。據zkl01孔抽水試驗資料，水頭壓力標高40.98米，單位涌水量偏小，為0．0032升／秒．米，水質為HC03--Mg+Ca+Na型水。

　　2.石炭系本溪組含水層，巖溶不發育，以裂隙水為主，富水性弱，為弱含水層。

　　3.石炭系太原組含水層。區域巖溶、裂隙較發育，含巖溶裂隙承壓水。鉆孔施工過程中全漏水。據zk501孔分別對3-5灰和10灰抽水試驗資料，水頭壓力標高達42．15米， 3-5灰的單位涌水量為0.0108升／秒.米，屬弱含水層。下部10灰的單位涌水量為0.0036升／秒.米，亦屬弱含水層，富水性有較大的差異。整體評價該含水層富水性弱。水質為HCO3+CO3-Ca+Na+Mg型水或水質為HCO3- Mg +Ca+Na型水。

　　4.二疊系山西組底部隔水層：底界至K1灰巖頂板，一般厚8-10m左右，平均厚9.25米。主要為黑色泥巖和粉砂巖，局部夾細粉砂巖，裂隙微發育，巖性致密，一般情況下隔水性良好。

　　二疊系含水層：砂巖是主要含水層。山西組7煤頂底板及9煤頂底板又以中細砂巖為主，一般裂隙又比較發育，為泥質和方解石充填或半充鎮，在鉆探施工中，采用泥漿鉆進，均未發現有較大的消耗和漏水現象。據礦井開采揭露及鄰近礦區資料，二疊系砂巖裂隙承壓水，一般富水性弱。

　　5.第四系含水層，含孔隙潛水，富水性弱。潛水補給來源要靠大氣降水，通過地表及河道滲入，雨季補給充分，潛水位抬升。

　　綜上所述，本研究區的水文地質類型屬水文地質條件復雜的巖溶裂隙充水礦床。

　　3.礦井充水主要控制因素分析

　　3.1第四系含水層的充水作用

　　第四系除底部具有透鏡狀粘土夾礫石外，主要為粘土和砂質粘土，含孔隙潛水，富水性弱，并以大氣降水為補給來源。由于厚度較小，缺少有效的隔水層，直接蓋于基巖巖面上，與基巖風化帶孔隙裂隙水溝通，對下伏基巖各含水層有一定的垂直下滲補給作用。

　　3.2風化帶含水層對礦井的充水作用

　　風化帶富水性與巖性有關，也與風化強度有關。本區風化帶巖性多以中、細砂巖為主，風化強度較大，是良好的賦水和透水帶。本區風化帶平均厚度28米，最大厚度43米，并被第四系含水層覆蓋，并與其有水力聯系，對于淺部煤層及含水層的充水作用較強，今后開采中應注意。

　　3.3太原組灰巖含水層的充水作用

　　太原組灰巖水可以通過裂隙和回采后形成的上"三帶"進入巷道造成水害，是開采太原組各煤層充水的主要因素。由于太原組含水層富水性強，本礦若開采V煤、VII煤、VIII煤、X煤，必須先采取探放水措施，疏水降壓，將其水位降至安全開采范圍內，方可開采。

　　3.4奧陶系灰巖水的充水作用

　　區域資料，奧陶系灰巖富水性強，斷層切割后，奧灰水可通過斷層破碎帶對巷道充水，造成水患。

　　3.5斷層導水性

　　本區有4條斷層，具有一定的導水作用，尤其直接溝通太原組灰巖水和奧陶系灰巖水，有較充分的補給來源，易造成地下水突出，對礦井威脅較大。

　　4.礦井水害評價方法

　　4.1頂板水害評價

　　根據本研究區礦井的V煤開采實踐，V煤開采的頂板出水主要充水途徑為直接揭露太原組砂巖和灰巖含水層的井巷工程、受采動影響而造成的頂板冒裂導水帶、底板破壞裂隙帶，以及導水的斷裂構造。其主要正常充水方式為采動裂隙導水帶1，因此要評價煤層開采的充水因素必須分析煤層采動裂隙的影響范圍。現根據有關規程中的經驗公式計算如下：

　　井田內現在評價的是V煤層。V煤層可采范圍內平均厚度為0.75m，最大厚度為0.98米，根據ZK102鉆孔綜合柱狀圖，對V煤頂板的主要巖性進行分析，V煤覆巖類型為硬型（具體成分見表1）

表1 頂板主要巖石成分表

　　冒落帶最大高度：  Hc=(4~5)M

　　導水裂隙帶高度：

　　其中：Hc：冒落帶最大高度（m）

　　M：累計采厚（m）（取平均煤厚0.75m）

　　Hf：導水裂隙帶高度（m）

　　n：煤分層層數（取1）

　　通過計算，得出冒裂帶最大高度Hc為3~3.75m。導水裂隙帶Hf為28.89m。

　　太原組含水層（5灰）距V煤層頂板約2.34 m，4灰距V煤頂板約13.52m，3灰距V煤頂板約44.11m，從以上數據可以看出，工作面頂板冒落帶最大高度溝通工作面頂板灰巖含水層（5灰），導水裂隙帶高度導通了4灰含水層。由于3、4、5灰水力聯系較好，可以將其作為一個含水層組考慮，所以在開采過程中，太原組頂板的灰巖水一定會進入工作面，所以要采取一定的措施來防治水害，保證V煤的安全開采。

　　4.2底板水害評價

　　在本次評價中，鑒于V煤開采在本區及周邊地區尚屬首次，底板礦壓破壞深度、原始導高帶高度、底板阻水能力等具體參數尚須進一步測試與統計。若盲目套用其他地區經驗參數，反而誤差難于確定。為了與周邊礦區突水案例作對照，本次評價采用最原始的計算公式2。

　　公式如下：

　　式中： --突水系數，Mpa/m；

　　--隔水層厚度，m；

　　--水壓，MPa。

　　據Zk102鉆孔資料，V煤底板第一層灰巖為6灰，富水性較好的灰巖為10灰。奧陶系灰巖距V煤距離較遠若無導水構造，不會直接威脅V煤底板。下面我們僅對6灰和10灰這兩層灰巖做評價。

　　（1）10灰距V煤底板86.25m，水頭標高42.15m，以V煤層回采最大深度-150m水平計算（以下同），即水頭壓力最大為1.92Mpa，則突水系數約為0.022 Mpa/m。

　　（2）6灰距V煤底板19.45m，6灰、7灰兩層灰巖之間隔水層較薄（約0.7米），可以作為V煤底板第一個含水層組考慮。其水壓及賦水性尚不確定，根據淮北地區地層概況，太原組灰巖一般都作為含水層考慮，借鑒zkl01孔抽水試驗資料，我們取6灰水頭標高為42.15米，換算成壓力即P=1.92Mp。 6灰與V煤之間隔水層主要巖性及厚度如下表2：

表2隔水層主要巖性及厚度統計

　　5.總結

　　通過認真分析總結礦區水文地質資料，采用目前成熟有效的理論分析了煤礦V煤開采水害問題，得出如下結論：V煤層的主要充水水源為太原組灰巖巖水（3-5灰），其富水性較好，太原組灰巖（4、5灰）位于冒裂帶之內，灰巖水會進入工作面。建議在防排水系統完全完工后再進行工作面的回采，建議提前做好疏放水工作3。

　　參考文獻

　　1.閆以明. 礦井水害的防治. 煤炭技術, 2010第三期.

　　2.趙新, 楊志勇. 礦井水害安全評價的層次分析法. 現代礦業, 2010年第2期.

　　3.馬海軍. 呂鳳煤礦區水文地質條件分析及礦井水害防治. 能源與環境, 2009年第四期.