基于礦井水文地質(zhì)條件的深部煤層開采實(shí)踐

基于礦井水文地質(zhì)條件的深部煤層開采實(shí)踐

井工人開采井的地質(zhì)條件一般復(fù)雜。開采井的推水量比大型井更復(fù)雜。隨著礦區(qū)淺部煤層可采資源儲(chǔ)量逐漸枯竭，轉(zhuǎn)入井工開采深部煤層資源是企業(yè)持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一，同時(shí)這也面臨礦坑涌水量增大的問題，需要更加全面、科學(xué)地調(diào)查研究礦井水文地質(zhì)條件后，合理預(yù)計(jì)礦坑涌水量，確保井下生產(chǎn)安全。1井工開采建設(shè)A礦井1600m水平以上煤層為露天開采，該處資源儲(chǔ)量已接近枯竭，現(xiàn)準(zhǔn)備1600m以下煤層的井工開采，開采標(biāo)高1500～1600m，生產(chǎn)能力6.0×102礦山地質(zhì)條件2.1安峪河集礦造林安峪河為區(qū)內(nèi)僅有的平年性地表河流，自西向東從礦井南緣流過(guò)，河流年平均徑流深度43.8mm，年徑流量4.994×10礦井最高點(diǎn)為礦區(qū)中部的一號(hào)山梁，是安峪河和礦井北部木瓜溝的地表水分水嶺，礦井南、北兩側(cè)發(fā)育2條沖溝，雨季洪水沿溝谷匯集后向東流入安峪河。由于前期該礦為露采，造成礦井中部原生山梁形成露采坑，采坑兩側(cè)為露采遺棄的廢棄礦渣和地表剝離巖土體2.2層根據(jù)礦井所處區(qū)域的地質(zhì)特征和地下水賦存形式，礦井地下水分為松散巖孔隙水和基巖裂隙水兩類，具體情況如下。2.2.1安峪河河谷地區(qū)第四系沖洪積層地下水聯(lián)合回采單井內(nèi)大部分地層發(fā)育厚度小，降水入滲后很快沿地表山坡徑流至山谷或滲入到下部基巖裂隙中。但是，在礦井南緣安峪河河谷地帶，第四系沖洪積層較發(fā)育，含水層厚度2.00～33.58m，平均厚度19.57m，接受大氣降水補(bǔ)給和河谷兩岸基巖裂隙水的側(cè)向排泄補(bǔ)給，水位標(biāo)高1560～1579m。以往河床施工的勘探孔內(nèi)自流量可達(dá)0.263L/s，富水性較強(qiáng)。2.2.2基巖裂隙水含水層含水巖層為礦井內(nèi)石炭、二疊系砂巖、泥巖地層，該區(qū)廣泛出露，最大殘留厚度230m，基巖裂隙水含水層是礦坑充水的直接含水層。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)合礦方反映資料，該含水層裂隙不發(fā)育，滲透性弱，富水性弱。大氣降水為主要補(bǔ)給源，礦井南緣安峪河河谷一帶可接受安峪河河水的側(cè)向補(bǔ)給。2.3過(guò)長(zhǎng)安組地層破碎帶調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在礦井中部發(fā)育有一條高角度斷層，沿NE方向切過(guò)太原組地層并被上覆堆積層所覆蓋，斷距150m，傾角85°，為壓扭性正斷層。斷層破碎帶膠結(jié)程度好，主斷裂不含水。井下巷道揭露沿該斷層發(fā)育的派生小斷層、裂隙時(shí)稍有淋水。2.4降低地下水的匯集礦區(qū)地貌形態(tài)屬低中山地貌，溝谷呈“V”字形，地形坡度大，有利于地表水的排泄，不利于地下水的匯集。含水層主要補(bǔ)給源是大氣降水，絕大部分降水沿山坡匯集后流入安峪河排泄出礦區(qū)，少量降水入滲補(bǔ)給基巖裂隙含水層，由高處向低處運(yùn)移，在安峪河河谷排泄。2.5地表水富水性評(píng)價(jià)礦井地處基巖山區(qū)，含水層富水性弱，以大氣降水入滲補(bǔ)給為主，補(bǔ)給來(lái)源少、差，對(duì)礦井安全生產(chǎn)影響較小，僅在南緣安峪河河谷第四系孔隙水富水性較好，水位標(biāo)高1520～1560m，與地表水水力聯(lián)系密切。鄰近安峪河井工開采深部煤層時(shí)（最低開采標(biāo)高1500m，礦井體上覆地層厚60m），導(dǎo)水裂隙帶將導(dǎo)通安峪河河谷孔隙水，開采深部煤層時(shí)將形成側(cè)向充水，會(huì)影響礦井生產(chǎn)安全。3估計(jì)井總供水3.1礦山水源保護(hù)目前，礦井開采標(biāo)高分別為1580m和1500m。礦井提供的2016年涌水量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)詳見表1。3.2地下水入滲估算綜合上述情況分析，礦井的充水水源為大氣降水，其次為后期開采礦區(qū)南緣深部煤層時(shí)接受安峪河孔隙水的側(cè)向入滲補(bǔ)給。在安峪河一帶預(yù)留防隔水煤柱后，將不再受其影響。由于礦井所處區(qū)域未實(shí)施過(guò)降水入滲試驗(yàn)，為合理估算礦區(qū)的降水入滲數(shù)據(jù)，選擇地下水徑流模數(shù)法來(lái)估算礦區(qū)地下水量。計(jì)算公式如下：式(1)中，Q3.3礦井涌水量分布經(jīng)式(1)估算，礦井降水入滲量為3.7×10礦井所處區(qū)域氣候較干旱，降水分布不均，由于礦井涌水量主要受大氣降水控制，降水量充沛的年份，礦井涌水量亦會(huì)有所增大4礦井充水研究礦井