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表2-5 赵坡煤矿9101 面三灰突水点长期观测资料表
年 月 1989 1990 1991 1992 1 2 3 4 300 303 279 5 6 7 292 8 9 10 11 312 278 7.1 12 314.5 278 255 止测 301 302 304.5 306 307 309 300 295 286 279 277 315 311 306 280 282 284 275 272 268.5 265 260 262 263.5 69.7 45.2 57.3 36.9 225 180 140 100.8 95.9 103 受矿井排水影响,三灰静止水位已大幅度下降,武所屯生建煤矿90-1号长期观测孔1993年2 月10 测得其三灰的静止水位为-87.21m,且自同年3月份至今,此观测孔内一直无水。由此可见,三灰富水性不强,下距煤12下平均56.18m,正常情况下对开采煤12下无甚影响,但局部地段可能因次级构造的作用,特别是小断层破碎带会给三灰水涌入工作面提供良好的通道,矿井应适当加大排水能力,确保安全生产。
(4)太原组五灰含水层
太原组五灰厚度1.10(25-3号孔)~2.80m(23-8号孔),平均2.18m。裂隙不发育,未出现过钻孔漏水。五灰的隐伏露头区位于东邻武所屯生建煤矿,与上侏罗统砾岩水力联系密切,因此,可将上侏罗统砾岩、三灰和五灰视为统一的含水岩组。1960年于106号孔实施抽水试验,测得单位涌水量0.02881/s.m,恢复水位标高+44.01m,1990年8月30日武所屯煤矿于90-1号长期观测得静止水位-101.24m。目前其静止水位则更低。五灰水在本井田的涌水形式为沿裂隙出水,先大后小,出水点基本上能跟着下山迎头一起走。正常情况下对开采煤9、煤12下无甚影响。
(5)太原组八、九灰含水层
八灰厚度1.20(22号孔)~5.21m(7号孔),平均2.47m,九灰厚度0.80(103号孔)~2.35m(27-1号孔),平均1.70m,两者平均间距在11m左右,分别构成煤14、煤15上的顶板。裂隙不发育,且往往被方解石所充填,未出现过钻孔露水。107号孔八、九灰混合抽水试验,单位涌水量0.00681/s.m。经武所屯生建煤矿统计,八灰基本无水,仅偶尔在断裂带出水,水量2~3m/h;全矿井九灰总涌水量为5~20 m/h。综上所述八灰、九灰厚度小,裂隙不发育,为弱含水层,局部地段可通过构造裂隙进入采场,单点最大出水量在20 m3/h左右,且逐渐减小,对矿井充水影响不大。
(6)太原组十灰含水层
十灰为上下两层即十上灰和十下灰,两者间隔一层薄泥岩。十下灰厚度3.10~7.78m,平均4.84m,构成煤16的直接顶板。局部裂隙较发育,有溶蚀现象,多为泥质及方解石充填。曾有2个钻孔发生漏水,最大漏失量7.2 m3/h。共实施四次抽水试验,最大单位涌水量0.3471/s.m,水质类型为SO4-NaCa~Cl-NaCa。井田内十灰埋藏较深,无隐伏露
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头,补给条件差,SO4含量及矿化度较高,说明径流不畅,以静储量为主。目前全矿井总涌水量在240 m3/h左右,其中十灰涌水量150 m3/h,占总涌水量的60%。
(7)本缓组十二、十四灰含水层
十二灰厚度1.90(检2)~7.60m(23-8),平均5.36m;十四灰厚度5.30(27-1)~12.35m(25-1),平均9.73m,两者平均间距在8m左右。十四灰与奥灰的间距变化在13.85(25-1)~20.72m(21-14),平均17.29m,而在断层及裂隙发育地段,间距更小甚至出现对接,从而使两者水力联系密切或成为统一的含水层组。井田内无抽水试验资料,仅在25-1号孔测得十二灰静止水位为+25.58m(1980年11月11日)。1998年3月24日,武所屯生建煤矿延深皮带下山发生十二灰突水,流量急剧增至150 m3/h,数日后稳定在60m3/h。由此可见,不能轻视十二灰水对矿井生产的影响。
十二灰平均上距煤16为25.94m,煤17为18.8m。临界突水系数值取1.5、底板采动破坏深度取7m(与本矿煤12下底板采动破坏深度相同),十二灰静止水位按+25.58m计算求得:开采煤16、煤17的安全水头分别为284.1m和177m。因此正常情况下,在回采标高-260m以下的煤16时,将会受到十二灰水的威胁;而回采煤17则在全井田内均将受到十二灰水的威胁。建议对十二、十四灰进行水文地质补充勘探,填补其水文地质资料的空白,确保生产安全。
(8)中奥陶统石灰岩含水层
井田内最大揭露厚度116.73m,揭露段上部为棕色、灰色、深灰色厚层状微晶灰岩夹豹皮状灰岩,岩溶裂隙不发育,下部(指距顶界面30m以下)为灰色、浅灰色白云质石灰岩夹泥灰岩,岩溶裂隙发育,发育较多的小溶洞及半闭合状裂隙,裂隙最大宽度可达3cm,部分被方解石充填,2个钻孔在此层位出现漏水。实施抽水试验3次,最大单位涌水量2.7171/s.m.水质类型为SO4-NaCa。区域资料表明,奥灰上段的富水性与其埋藏深度有关,由浅至深富水性明显减弱。赵坡井田之奥灰上段在滕县背斜二级储水构造水动力系统中位于径流~补给区,水交替迟缓,早期地下水被缓慢更新、淋滤作用缓慢进行,为半封闭区段。1980年10月14日留庄井田29-1号孔测得其静止水位+25.33m。
奥灰与煤17平均间距59.16m,埋藏较浅,水头压力较小,上段裂隙不发育,富水性较差。因此在正常区段奥灰水不会以底鼓形式直接进入采场,但由于断层错动,可形成侧向补给条件或奥灰水垂向上升通道,使奥灰与十四灰产生水力联系而成为统一的含水岩组。因此,为确保煤16、煤17的安全开采,今后应加强煤系底部岩层岩性与厚度的探测分析,查明断层与裂隙向深部延深发育情况及其导水特征,预防断层附近及裂隙密集带或隔水层较薄区发生奥灰突水,具有非常重要的实际意义。
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3、隔水层
(1)第四系粘性土隔水层段
一般厚度在20.00m左右。以粘土、砂质粘土为主,局部可见粘土砾石,间夹有透镜状砂层或粘土质砂。粘土可塑性强,连续性好,隔水性能良好。透镜状砂层0~3层,累计厚度一般在2~4m,以粉、细砂为主,粘土质含量较高,富水性弱,是井田内较稳定的隔水层段。
(2)太原组泥岩、炭质泥岩、粉砂岩、煤层隔水岩组
太原组五灰至八灰平均间距33.37。其间主要由泥岩、炭质泥岩、粉砂岩、细砂岩所组成,间夹薄层不稳定石灰岩3层(六、七上、七下灰)和薄煤层6层(煤9、10、11、12上、12上‘ ,12下),可有效地阻隔五灰与八灰的水力联系。但也可在局部地段,因开采煤12下形成“两带”,而破坏其隔水性。
太原组九灰至十下灰平均间距为29.30m。其间由泥岩、粉砂岩、细砂岩所组成。可有效地阻隔九灰与十下灰的水力联系。但应注意开采煤16时的“两带”高度发育规律及其对该隔水层段的破坏作用,以防煤12下、煤14采空区积水溃入煤16工作面。
(3)太原组煤17至本溪组十二灰间泥岩、铝质泥岩隔水岩组
煤17至十二灰间的平均地层厚度为18.8m,以铝质泥岩及粉砂岩为主,天然状态下可有效地阻隔十二灰与煤系石灰岩含水层之间的水力联系。
4、断层的导水性
张坡断层为井田的南部边界,落差200~310m,井田位于其下降盘。井田内煤系地层与井田外奥灰相对口。井田内有二组水文孔(106与B14、27-1与27-2)进行过互观抽水试验,资料表明,断层南盘奥灰与北盘煤系内各含水层水力联系十分微弱,在天然状态下,该断层导水性不良。得断层的导水性是一个复杂的研究课题 ,勘探时期所确定的断层导水性与实际生产有一定的差距。有些勘探时认为导水性好的断层实际导水性并不好,而有些断层在勘探时认为导水性差却并非不导水,煤矿采动会破坏原始地应力的平衡,可引起断层的重新活动,使原本不导水或导水性较差的断层可能成为导水断层。奥灰为高压富水含水层,应留足煤层煤柱,必要时应投入一定的工程量加以进一步查明与深入的研究,以确保矿井安全生产。
5、上侏罗统砂砾岩、太原组三灰、五灰含水层的关系
大量资料可以说明上侏罗统砂砾岩、太原组三灰和五灰含水层水力联系密切,实为统一的含水岩组:
(1)赵坡井田与武所屯井田仅以落差0-20m的武所屯逆断野层相隔,二者同属一个
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水文地质单元。1959年武所屯井田100号孔抽水试验,上侏罗统砂砾岩静止水位+44.94m,太原组三灰静止水位+44.96m,二者相一致;1958年赵坡井田33号孔抽水试验,上侏罗统砂砾岩静止水位+45.01m,太原组三灰静止水位+45.25m,二者相一致;1960年赵坡井田检3 号孔抽水试验,上侏罗统砂砾岩静止水位+42.80m,太原组三灰静止水位+42.68m,二者相一致。
(2)1989年武所屯煤矿煤12下309工作面突水后,上述三个含水层的静止水位均大幅度急剧下降,且各含水层的水头高度自上而下呈阶梯状趋势,说明同受矿井排水的影响。
(3)赵坡井田92、96、19-11至33号孔一带三灰被部分剥蚀;武所屯井田三灰、五灰被大面积剥蚀,上侏罗统砂砾岩同三、五灰隐伏露头相接触,成为上侏罗统砂砾岩水与太原组三、五灰水的联系通道。
(4)从水质类型来看,上侏罗统砂砾水与太原组三灰水均为HCO3-NaCa,矿化度、PH值、阴阳离子种类及含量的毫克当量百分数也基本一致。
(5)1990年武所屯矿水文地质补充勘探,对上侏罗统砂砾岩及太原组三灰进行联通试验,资料表明二者是相联通的。
(6)武所屯煤矿上侏罗统砂砾岩长期观测孔(90-3)与三灰长期观测孔(90-2)的长期水位观测资料表明,二者水位动态变化相一致。
(7)赵坡煤矿9101面突水区水文电法勘探查明区内有三条松散带从顶部向深层延伸至石炭系地层内。其中近东西向的两条延续短,不连续,而近南北向者连续长度大,倾向西,与三灰岩溶裂隙发育带交汇,是9101面突水点的垂向补给带。三灰岩溶裂隙发育带呈Y字型,以近南北向为主,北端陕窄,南端有加宽的趋势,是突水点的横向补给带。由此可见,上侏罗统砂砾岩与三灰可通过这些“松散带”、“岩溶裂隙发育带”相沟通而成为统一的含水岩组。武所屯断层为一逆断层,落差0~20m,是本井田与武所屯井田的分界断层。本井田位于断层的下盘。由于断层落差小,基本起不到隔水作用,两井田实为同一个水文地质单元。
6、相邻矿井的开采及其对本矿井的影响
东邻武所屯生建煤矿,核定生产能力年产30万吨,第一生产水平-78m,矿井正常涌水量50~60m3/h.由于其位于武所屯逆断层上盘,与本矿接壤部分的煤12下、煤14已全部回采完毕,采空区有部分积水,对本矿西翼有一定影响。西邻留庄煤矿、北邻休城煤矿的年生产能力均为30万吨,彼此之间以勘探线为井田技术边界,它们的开采对地下水会起到联合疏降的作用,对赵破煤矿无不良影响。
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