過採空區安全技術措施

2021-08-15 08:58:28 字數 4867 閱讀 7176

該區處於沁水盆地東部,區域水文地質單元屬高平—晉城盆地三姑泉域。

區域北部的高平丹朱嶺山脊為分水嶺,嶺南為黃河流域丹河水系,嶺北為海河流域濁漳河水系南源。區域西北部以武神山、虎頭山、尹侯山的丹河與沁河地表分水嶺為界。西南以晉獲斷裂帶斷層為界,與延河泉域毗鄰;東至太行山麓隔水層隆起地帶。

晉城三姑泉為區域岩溶地下水的最終排洩點,出露丹河河谷中,泉水出露標高為302.33m,流量約3—3.5m3/s。

此外,在焦作以北一帶,由於下寒武系隔水岩層隆起阻水,使地下水以潛流或泉的形式流出地表。近年來,由於礦區排水和工農業用水增加,造成地下水位下降,泉水乾枯,因而人工排洩代替了自然排洩。

科興平泉煤業井田位於三姑泉域西北部,為近泉域西北部補給區邊緣末端、泉域徑流區上游。

區域內河流為黃河流域丹河水系,丹河發源於高平市的丹朱嶺南側,支流呈樹枝狀,流量不大,故在乾旱季節多斷流。丹河在河南境內匯入沁河,後匯入黃河。其在山西境內河段長121.

50km,流域面積為2949km2。

由於地形和構造條件的影響,隨著地形由北向南降低,地下水由北向南逕流過程中,遇有特定條件的地段地下水便以上公升泉的形式排洩於地表,如白洋河泉、郭壁泉等

區域含水層按介質可分為碳酸鹽岩類含水巖組,碎屑岩類夾碳酸鹽岩類含水巖組、碎屑岩類含水巖組及鬆散岩類含水層組四類,自下而上分述如下:

一、碳酸鹽岩類岩溶裂隙含水巖組

區域內主要以奧陶系中統石灰岩岩溶、溶洞裂隙發育,泥灰巖相對隔水。據區域資料,鑽孔單位湧水量0.0045-45.

50l/s.m,水質屬hco3·so4或hco3型。富水性強,地下水總的流向是由北向南。

由於丹河的切割,形成大量裂隙泉,排洩地下水。

二、石炭系上統太原碎屑岩類夾碳酸鹽岩類岩溶裂隙含水巖組

由k1等數層砂岩裂隙水及k2、k3、k5石灰岩岩溶裂隙含水層組成,其中以k1、k2、k3、k5發育穩定,是主要含水層,但一般富水性弱,單位湧水量為0.00049-0.0027 l/s.

m,水質型別為hco3·so4或hco3型水。

三、二疊系山西組及上、下石盒子組碎屑岩類砂岩裂隙含水巖組

主要由k7、k8等數層粗、中、細砂岩裂隙含水層組成,單位湧水量0.012-0.024 l/s.

m,滲透係數為0.01-0.032m/d。

該含水巖組埋藏於鬆散層之下,與上部孔隙含水層水力聯絡密切,水化學特徵相似,水質型別為hco3型水。

四、第四系沖積層鬆散岩類孔隙含水層組

孔隙潛水,由砂土、砂及礫石組成,一般含水層厚約2-5m,分布於河谷地帶,含水層埋深2-15m不等。一般在河谷地帶,當鬆散層之下有相對隔水層時,形成較富水的含水層;在坡梁處,一般透水而不含水。水井湧水量小於100m3/d,受大氣降水補給,隨季節變化大,據調查,富水期7-9月,貧水期1-4月,為當地居民主要用水水源。

水質型別為hco3型水,礦化度小於0.5g/l。

一、地表水

井田河流水系較多,南部有一小型水庫—東宅水庫。井田西北邊界外2.2km有許河,由西南向東北流過,最高洪水位898.6m,最終匯入丹河,屬黃河流域沁河水系。

井田內溝谷多為「v」字型黃土沖溝,一般無水,雨季溝谷可有溪水,其北部溝谷匯水流入許村河,南部匯水東宅水庫。

區內各井口中原平泉煤礦的主、副井標高位於當地最高洪水位以下,要防止雨季洪水直接湧入井筒,造成水害事故。

二、含水層

井田含水層自下而上有奧陶系中統馬家溝組石灰岩岩溶裂隙含水層、石炭系上統太原組砂岩裂隙及石灰岩岩溶裂隙含水層、二疊系下統山西組、下石盒子組砂岩裂隙含水層及第四系鬆散岩類孔隙含水層。

1.中奧陶統石灰岩岩溶裂隙含水層

井田內無出露,埋藏較深,為溶洞裂隙水,由厚層石灰岩及薄層泥灰巖組成,全厚約400餘m。據大陽井田勘探成果及鄰近的野川井田勘探成果,該含水層組有4層溶洞層,單位湧水量在0.7—45.

50l/s·m,水質為hco3· so4—ca·mg型水。

據本次勘探施工s203號孔水文孔,其靜止水位進行了觀測,靜止水位標高為535.95m。

據此推斷該井田應在535—537m之間,由西北流向東南。

2.上石炭統太原組碎屑岩類夾石灰岩岩溶裂隙含水層

主要由太原組k2、k3、k4 、k 5等灰岩岩溶裂隙各含水層組成。

①k2–k3灰岩岩溶裂隙含水層

為石灰岩層間溶洞裂隙水,據本次勘探資料,一般厚度k2為8.42m,k3為3.38m,岩層發育穩定,岩溶裂隙發育不均一,鑽進時沖洗液消耗量為0.10-5.67m3/h。

據大陽井田勘探資料,淺部(馬村、東周、東大陽一帶),岩性破碎,消耗量大於12m3/h,未見水位,說明具有一定的充水空間,由於下部鋁土泥岩、受上述強烈溶蝕作用及構造影響,易於風化,失去隔水作用,因此溶洞大部分沒有藏水,深部則岩性較完整,單位湧水量為0.000044—0.00044l/s·m。

滲透係數為0.00031—0.0081m/d,水位標高782.

12—782.13m,水質為hco3·cl—ca·na型水,含水微弱,但本層為15號煤的直接頂板,開採時仍將為主要充水水源,特別是淺部,為溶洞裂隙發育及淺層水的直接滲透補給地段,應予重視。

另外據鄰近的野川勘探資料,其淺部溶洞發育,y–34孔溶洞高度0.10–0.65m,鑽進時沖洗液全部漏失,最大消耗量達10.

20l/h。深部岩芯完整,裂隙發育較差,水量很小。

② k4灰岩岩溶裂隙含水層

岩性為黑灰色石灰岩,一般厚1.73m,岩溶裂隙發育不均一,據本次勘探資料,鑽進時沖洗液消耗量為0.02–5.97m3/h。

③k5灰岩岩溶裂隙含水層

為石灰岩層間溶洞裂隙水,k5一般厚3.13m,岩層穩定,含水層強弱與賦存深淺有密切關係,岩溶裂隙發育不均一,鑽進時沖洗液消耗量為0.02-5.30m3/h。

據大陽勘探資料,含水性淺部與深部差異很大,鑽孔單位湧水量大者24 l/s·m,小者0.000149 l/s·m,本井田與區域相似,深部845號孔單位湧水量為0.00015 l/s·m,滲透係數為0.

0028m/d,水位標高813.35m,淺部受斷層及風化影響,滲透係數大於80m/d,水位標高847.25m,富水性決定於裂隙發育程度及補給條件。

總體看,太原組本次鑽孔揭露岩芯較完整,水蝕現象不普遍,均進行了簡易水文地質觀測,由於以上灰岩岩溶裂隙較發育,充填物較少,鑽探在揭露它們時部分發生漏水或沖洗液消耗量大、水位下降等現象。據s203號孔抽水試驗資料,降深s=116.24m,單位湧水量q<0.

00374l/s·m,水質型別為hco3·so4·ci–ca·mg·k·na型,富水性弱。

3.二疊系下統山西組砂岩裂隙含水層

為層間裂隙水,以中粒砂岩為主,一中間砂岩般厚度為5.19m,k8為2.64m,厚度變化較大,含水性較弱,據鄰近的野川勘探單位湧水量0.

0008 l/s· m,滲透係數0.00548m/d,水位標高887.36m,水質型別hco3·so4(ci)–ca,mg型,礦化度467德國度。

4.二疊系下統石盒子組砂岩裂隙含水層

為層間砂岩裂隙水,裂隙發育,據大陽勘探資料,一般以2h均能抽乾,單位湧水量0.000153—0.00042 l/s.

m3,滲透係數0.00152—0.00510m/d,水位標高829.

62—880.72m。水質為hco3·so4—ca·na或mg型水。

5.基岩風化殼孔隙含水層

為裂隙潛水,區域性承壓,根據大陽勘探資料,一般低處及淺部的風化殼要比高處及深部的風化殼富水性強,風化深度30—50m,其湧水量0.00056—0.265 l/s.

ml/s.m,0.00135—2.

68m/d,水質為hco3·so4(或cl)—ca·mg型水、硬化度一般小於500mg/l,地下水位變化幅度在0.9—1.3m,富水期為8—10月,貧水期在1—4月。

6.第四系鬆散岩類孔隙含水層

可直接接受大氣降水補給,部分向下補給基岩含水層,部分於溝谷低窪處以潛流的形式補給地表水。由於井田內厚度薄、面積小,雖直接接受大氣降水補給,但沖溝發育,排洩條件好,加上又有石盒子組較厚的泥岩隔水層,所以對下部煤層開採影響很小。主要分布在溝梁處,全厚約15m,地下水位高,埋藏淺,為當地主要民用水源,據大陽勘探區資料,單位湧水量為0.

0035—1.78l/s.m,滲透係數為0.

046—16.5m/d,富水期為8—10月,貧水期為1—4月,水質為hco3·so4—ca·mg型水。

三、地下水補給、逕流、排洩條件

區內各含水岩層除第四系普遍出露外,其它岩層大部分被黃土覆蓋,故造成深部地下水補給、逕流、排洩自然條件非常不明顯。

奧陶統石灰岩岩溶裂隙地下水於區域東部外圍有出露,補給**除大面積接受大氣降水及地表水外,還有上部含水層通過構造帶滲入水。

石炭系石灰岩裂隙岩溶和二疊系碎屑岩地下水,其間有厚度不等的泥岩阻隔,相互間水力聯絡微弱,主要以相互平行的層間徑流為主,僅在構造部位或淺埋區才可能發生直接的水力聯絡。

基岩風化帶地下水,區內普遍為第四系粘土及少量砂礫石所覆蓋,由於風化殼底部多為泥岩及粉砂岩類,起到一定的隔水作用,構成風化基岩承壓水面,接受大氣降水及地表水外補給,其承壓面高於河床水面,且北岸壓力水頭高於南岸,並有逐漸向下游降低之趨勢,非常有利於地下水迴圈運動,可暢通無阻地排洩於區外。

第四系鬆散砂礫層孔隙地下水,含水層主要為砂礫卵石類,主要分布於濁漳河兩岸,接受為大氣降水補給,該含水層地下水與濁漳河河水關係密切,在不同時期可互為補給,據觀測在雨季中,井、泉水均有明顯的增加,一般情況下在枯水期,在基岩較低處地下水通過砂礫卵石逕流帶大量補給河流水,而在洪水期河流兩側河漫灘又接受河水所補給,尤其在無雨季節中較明顯。

四、隔水層

1.中石炭統本溪組隔水層

本溪組鋁土泥岩、泥岩、砂泥岩岩性緻密,不透水,平均厚度6.0m左右,是良好的隔水層。

2. 石炭系太原組和二疊系山西組及下石盒子組層間隔水層組

本隔水層組由泥岩、砂質泥岩、粘土質泥岩及煤層等組成。分布於各層石灰岩和各層砂岩含水層之間,起到層間相對隔水的作用。

3.第四系鬆散層隔水層

第四系的粘土層、亞粘土、砂質粘土均為良好的隔水層。

整合前各礦內存在一定面積的採空區和小窯採空破壞區,其採空區中有與之相連線生產巷道留有排水出口,位置高於採空區的積水可由排水口自巷道匯入水倉後集中排出,但低於排水口凹處的存在積水。

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