兖矿东华建设有限公司地矿建设分公司 山东邹城 273500
摘要：对赵楼六采区的水文地质条件进行分析，总结出六采区开采过程中可能的主要水害，并提出相应的防治措施，确保安全生产。
关键词：水文地质条件；水害防治；含水层；隔水层
1概况
六采区位于赵楼井田中部，面积约4.9km2。属黄河冲洪积平原，地形平坦。区内水系较为发育，多系人工开掘的季节性河流，并与区内各沟渠相贯通，旱季可引水灌溉，雨季可防洪排涝。
2采区水文地质条件
2.1含水层
六采区含水层自上而下依次是第四系及新近系砂砾层、石盒子组砂岩、山西组3煤层顶、底板砂岩、太原组三灰。
（1）第四系松散含水层
第四系含水的砂、砂砾层与隔水的粘土、砂质粘土层相间沉积。据取芯资料，含水砂层以中、细砂为主，局部有粉砂和粗砂。砂层较松散，连续性较好，透水性较强；顶部以粉质沙土为主，透水性好。测井视电阻率曲线显示砂层有明显的高阻异常，反映其强富水、较低矿化度的特点。据Q-1孔抽水试验资料，水位标高呈缓慢下降趋势，证明大气降水与第四系下段含水层无直接水力联系。
（2）新近系砂砾层
上段由中、细砂层与杂色粘土、砂质粘土相间沉积而成。含砂层4～21层，单层厚度较小，上部砂层连续性较差，下部砂层变多，连续性增强，呈犬牙交错状相连。砂层较松散，富水性较强，为松散孔隙承压含水层。下段含砂层6～12层，受古地形影响，砂层厚度变化大，连续性差。含水砂层以灰白、棕黄色的中、细砂为主，砂质不纯，多含泥质成分。据Z-11孔下段砂层抽水试验资料，水位标高+31.96m，富水性弱，水质属SO4·Cl-Na型。
（3）二叠系石盒子组砂岩含水层
含水层岩性以中、细砂岩为主。验证孔及副检孔对基岩风化带及石盒子组进行抽水试验，水位标高+37.28m，水质属SO4·Cl-Na·Mg-SO4-Na型，富水性弱。其中，验证孔抽水资料显示，抽水段砂岩富水性极弱，以静储量为主。井筒施工过程中，证实局部层段富水性较好。
（4）山西组3煤顶、底板砂岩
3上、3和3下煤层顶、底板砂岩统称为3煤顶、底板砂岩。以细砂岩为主，次为中砂岩、粗砂岩，局部裂隙发育，充填方解石脉。6-2孔、6-4孔对3煤顶板砂岩进行注水试验。邻近Z-15孔对3煤顶板砂岩进行抽水试验，水位标高+35.64m，富水性弱，矿化度4.314g/L，水质属SO4-Na型。
3煤顶底板砂岩是开采3煤的直接充水含水层，根据采区抽水试验资料及矿井生产期间淋水、涌水资料分析，3煤顶底板砂岩总体富水性弱，补给条件差，主要为静储量水。但在构造破碎带部位，具有一定富水性，断层附近甚至还可能通过采动“活化”的断层接受上部含水层水的补给，给采掘工作造成一定的影响。
（5）太原组石灰岩岩溶裂隙含水层
三灰浅部裂隙较发育，岩溶裂隙常充填方解石和泥质。据邻近Z-4孔抽水资料，水位标高+35.88m，富水性中等，矿化度4.122g/L，水质属SO4-Na型。邻近Z-10号孔富水性弱，水质属HCO3·SO4-K+Na·Mg型。据此看出，三灰富水性不均一，岩溶及裂隙发育部位富水性较好。
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2.2 隔水层
采区内隔水层自上而下有第四系粘土类隔水层，新近系下段粘土、砂质粘土隔水层，二叠系石盒子组下部泥岩、粉砂岩、铝土岩等隔水层。
（1）第四系粘土类隔水层
以灰绿、浅紫红色粘土、砂质粘土为主，位于第四系中、下部，为冲积河湖相沉积。粘土类塑性指数12.5～18.1，厚度大，稳定性较好，尤其是第四系底部多为一层含铁锰质结核及姜结石的粘土层，其隔水层性能良好。
（2）新近系下段粘土、砂质粘土隔水层
隔水层以粘土、砂质粘土为主，由上至下固结程度渐增，局部钙质粘土呈坚硬状态。据Z-7号孔及验证孔物理力学测试资料，本段底部近百米段为软硬塑性具备的粘土、砂质粘土隔水层。粘土中常夹有柱状或板状石膏晶体，富含蒙脱石矿物，易膨胀，钻进中钻孔常常发生缩径现象，说明该层段粘土更具有良好的隔水性。
采区内第四系、新近系粘土层厚度稳定，分布广泛，隔水性能良好，从而使各砂层间水力联系极微弱。
（3）二叠系石盒子组隔水层
主要位于石盒子组下段（不包括底部不稳定的厚层砂岩）。岩性主要为杂色泥岩、粉砂岩、铝土岩等，局部夹有厚层状砂岩透镜体。该隔水层厚度较大，隔水性能良好，进一步阻隔了上部含水层向直接充水含水层的补给。
除上述隔水层组外，含煤地层中的泥岩、粉砂岩占地层的比例较大，阻隔了各含水层间的水力联系，可起到局部隔水的作用。
3、水害及防治措施
3.1采区主要水害
六采区主采山西组3上、3（3下）煤层，主要水害由顶板水害（3煤顶底板砂岩裂隙水害）、底板水害（三灰岩溶裂隙水害）以及断层水害。具体如下：
（一）顶板水害
3煤顶部砂岩富水性不均一，在断裂破碎带、构造裂隙发育区等部位富水性较好，巷道掘进揭露以及回采工作面老顶大面积突然垮落时，在这些部位容易发生较大水量的涌水甚至突水，对生产有一定影响。
（二）底板水害
三灰为3煤层开采时底板可能进水的直接充水含水层。采区内3煤的三灰突水系数计算值均小于0.1MPa/m。但三灰富水性差异较大，断层附近裂隙发育，富水性中等，深部裂隙不发育，富水性弱，补给条件较差，以静储量为主。当采掘工程影响至该含水层富水部位时，可能出现较大涌水。
（三）断层水害
目前，井下揭露的断层均未发生出水现象。但是从基岩含水层漏水钻孔分布特征看，一般漏水点均位于含水层隐伏露头及断层附近，说明在大断层附近，常伴生一些次级小断层，岩石较破碎，裂隙发育。因此，大断层两侧及交汇部位常形成相对富水区。
3.2、主要防治措施
由于六采区已取得的水文地质资料较少，对采区内的水文地质条件的认识有一定的局限性，因此，在生产过程中，应重视并做好采区水害防治工作。主要防治措施如下：
1．进一步开展采区水害评价，指导采区安全生产
对已经获得的水文地质资料及时总结，深入研究顶底板岩层的富水规律、矿井突水与矿压显现之间的关系，探明3煤层开采上覆基岩“两带”发育高度和底板岩层破坏深度及规律等，指导新采区生产，有效防范水害事故。
2．建立健全安全、可靠的采区排水系统
建立健全全区排水系统，并定期对井下水沟、水仓、水泵、管道和配电设备进行清理及检修，保证排水系统的可靠性。
3．3煤顶、底板砂岩及三灰水害的防治措施
3煤顶、底板砂岩含水层富水性不均一，部分回采工作面顶板涌水量大。对预计涌水量较大的工作面，建议采前进行水文地质物探，视探测情况采用钻孔超前探放水，以减少回采时涌水量。
三灰的富水性差异较大，开采前应查明三灰的水头高度，利用物探、钻探等手段，探明富水区区域（范围），制定专项防治水措施，完善工作面防排水系统，确保采区回采安全。对3煤顶、底板砂岩和三灰富水部位提前进行疏（探）放工作；并对三灰可能与其它含水层相沟通的导水层裂隙、导水断层进行注浆处理。
4．断层水害的防治措施
采掘过程中，应坚持对异常断层发育区段进行超前探测，探明断层位置、落差、性质、富水及导水性，合理留设防水煤柱，确保安全生产。
5．加强采区日常防冶水工作
采区日常防冶水工作是保证煤矿正常安全生产的一项重要技术工作，主要有：当巷道揭露含水层和断层时，应进行详细描述；对突水点、矿井涌水量要按规程进行详细的观测和记录，建立建全各种水文地质台账。在采掘中做到预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采。
结束语
六采区3煤顶、底板砂岩及三灰的富水性不均一，3煤顶、底板砂岩含水层在构造破碎带裂隙发育，具有一定富水性，会给采掘工作造成一定的影响。三灰富水性差异较大，开采前应查明三灰的水头高度，利用物探、钻探等手段，探明富水区域（范围），制定专项防治水措施，完善工作面防排水系统，确保采区回采安全。
论文作者:张燕
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/6
标签：含水层论文; 砂岩论文; 采区论文; 水害论文; 粘土论文; 水性论文; 水层论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;