平顶山煤田水文地质单元划分

  近年来，由于开采深度、开采强度、开采速度、开采规模的增大，矿井生产向纵深发展，水患威胁日益严重，小至采区停产，大至重大人身伤亡、矿井淹没，水害往往给煤矿造成巨大的经济损失［1 － 6］。因此，为提高防治效果，现有煤矿生产单位改变了传统“孤军作战”的水害防治方法，推进了水害由多点分散治理向区域综合治理，由采掘中局部治理向整体超前治理的转变。要实现上述转变，必须在查清目标区域地质与水文地质条件的基础上，进行水文地质单元划分，根据水文地质单元的条件，确定区域水害治理的方案。在分析水文地质单元划分影响因素的基础上，以中国平煤神马集团平顶山煤田( 以下简称平顶山煤田) 为例，进行了水文地质单元划分研究，并给出了水害治理的思路和措施。

 

  1 水文地质单元划分的影响因素

 

  水文地质单元是具有完整的地下水补、径、排结构的系统。影响水文地质单元划分的因素很多，根据专家建议，结合相关经验，主要归纳为以下几个方面: 区域与矿区水文地质条件( 虑地下水的储存与分布条件、含水层与隔水层岩性等) 、自然地理条件( 地形地貌、气象与水文条件) 、地层条件( 主要考虑地层岩性) 、地质构造( 断裂带、区域性断层、断层破碎带、节理密集带等) 、渗透系数、水位( 主要考虑地下水水位与煤层底板的高差) 、矿山压力( 主要考虑工作面尺寸、开采方法、煤层厚度、煤层倾角、开采深度、顶底板岩性及结构等) 。

 

  2 平顶山煤田的自然地理条件

 

  平顶山煤田东起洛岗一号正断层，西北至郏县断层; 南起庚组煤( 一煤) 层露头，东北至襄郏断层。

 

  东西走向长40 km，南北倾向宽10 ～ 20 km，含煤面积为650 km2。

 

  平顶山煤田的北部和中部为低山; 西南部为丘陵; 低山与丘陵之间为槽形谷地。区内较大的河流为沙河和汝河，属淮河水系，自西向东分别流经矿区的南部和北部，在东部马湾汇合，河两侧和矿区东部为平原区。区内在沙河上拦河建有昭平台水库和白龟山水库，为区内最大的地表水体，其中白龟山水库位于平顶山煤田的西南缘，总库容6． 40 亿m3。北部主要由二叠系上统平顶山砂岩组成的低山，自西向东有红石山、龙山、擂鼓台、落凫山、平顶山、马棚山等，为地表分水岭。

 

  3 煤田地质条件

 

  3． 1 地层条件

 

  2) 平顶山煤田锅底山断层以北水文地质单元( ⅡⅡ) 的治理对策。锅底山断层以北为区域灰岩水的深埋区，由于锅底山断层的阻水性能，致使补给水量不大，动储量有限，地下水径流迟缓，矿井疏排以消耗净储量为主，灰岩水位整体呈下降趋势。矿井突水量具有从小到大至峰值，然后逐渐减少并趋于稳定的特点，当低水位发生突水时，位于高水位的原突水点的水量即明显减小直至干枯。单元内李口向斜轴以南有一矿、二矿、三环公司、四矿、五矿( 锅底山断层以北) 、六矿、八矿、十矿、十二矿、吴寨矿等。

 

  岩溶水区域治理对策确定为: “整体疏放、局部加固”。

 

  3) 平顶山煤田襄城县岩溶水系统( Ⅲ单元) 的治理对策。该区北部边界为襄郏断层，切断了灰岩含水层的水力联系，阻隔了区域基岩地下水对区内的侧向补给，为阻水边界; 南部边界为李口向斜轴，灰岩含水层埋藏深，岩溶不发育，也可以看成是相对隔水边界。区内基岩地下水的补给来源主要是汝河水及大气降水通过煤系露头上覆第四系松散层垂直入渗补给，或直接在基岩裸露区补给，补给条件整体较差且空间差异大，地下水动储量不很大，矿井疏排以消耗太原组灰岩水静储量为主。具有浅部接受补给，总径流方向由西北向东南运移，深部呈疏降状态的特征，为一相对独立的水文地质单元。目前，单元内生产矿井为十三矿和首山一矿等。岩溶水区域治理对策确定为: “整体疏放、局部加固”。

 

  7 结语

 

  在对平顶山煤田自然地理条件、区域地质条件、区域水文地质特征研究的基础上，对平顶山煤田进行了区域水文地质单元划分，将其划分为3 个一级水文地质单元，2 个二级水文地质单元。结合矿井水文地质条件、矿井生产实际和以往突水情况，给出了平顶山煤田灰岩承压水害治理的指导思想、灰岩承压预防的技术防线，最后结合煤田水文地质单元划分的结果，在分析其水文地质条件的基础上，给出了适合联合治理的区域的治理对策。项目研究对构建适合中平能化集团实际的分区域多层次的矿井水害综合防治的技术体系，推进集团公司矿井防治水工作整体科学发展，指导矿井安全生产，提高矿井安全保障程度具有一定的借鉴意义。