奥灰水介绍

井田位于太行山东麓中段鼓山东麓丘陵地区，沿鼓山边缘向东倾斜，井田地势西北高，东南低，地面标高+170～+240m，相对高差约70m，其坡度约为11.6‰。第四纪沉积物主要以冲、洪积物及风化黄土构成，其黄土具有垂直节理特征。井田内发育有香山沟、南岗沟、二十四会沟、现到沟、上牛沟、断头沟、西佐沟，冲沟具有壁陡谷宽呈“U”字形，沟深5～20m，宽15～20m，一般坡度73%。其余皆为村庄和农田。冲沟底部有基岩地层零星出露。牛儿庄井田整体上是向东南倾斜的单斜构造。西部F4断层为井田的自然边界，断层倾向南东，落差120～130m，其下盘为奥陶系中统石灰岩含水层，与上盘的煤系含水层对接，奥陶系中统石灰岩含水层水位标高约+122.10m（2009年11月），由于2、4、6号煤层埋藏较浅，大部分位于+120m标高以上，天然状态下，奥陶系中统石灰岩含水层与煤系的大煤顶板砂岩、野青石灰岩、山伏青石灰岩含水层不产生水力联系，仅与煤系大青石灰含水层产生侧向水力联系。对开采上组煤层（2、4、6号煤层）而言，其F4断层为相对隔水边界断层。对于井田内的奥陶系中统石灰岩含水层为补给边界断层。BF2、F22、BF7、F18等断层带组成井田东部自然边界。位于井田东北部的BF7断层倾向东南，落差340～370m，使井田内下盘的煤系地层与上盘的二叠系上统石盒子组泥岩和粉砂岩等地层对接，形成井田东北部隔水边界，阻隔了煤系地层中含水层向东运移。位于井田东南部的BF2断层，向北东方向与BF7断层相交，BF2断层倾向北西，落差180～290m，使井田内的下盘煤系地层中的含水层与上盘奥陶系中统石灰岩含水层对接，其间产生水力联系，但与其相互平行、且倾向相同的F22断层的存在，产生一定的阻水能力，因而BF2断层可视为弱透水边界。井田北部和南部为技术边界，可视为透水边界。井田内奥陶系中统石灰岩含水层的补给条件与区域补给条件一致，处于黑龙洞岩溶水文地质单元牛儿庄～五矿～一矿～黑龙洞泉群强径流带上，地下水向东南径流。奥灰含水层是煤系地层沉积的基底，其具有良好的岩溶水通道，并具有补给强、水压高、水量大之特点，当煤层底板隔水能力弱，或有断层存在时，下伏奥灰承压水在高水头压力作用下，直接涌入矿井。未来开采下组煤层时，奥灰含水层是影响矿井开采的主要因素之一。本井田整体上是向东南倾斜的单斜构造。井田西部有部分煤系含水层直接与第四系含水层接触，形成煤系含水层的补给来源。煤系中的地下水沿单斜构造顺含水层向东部埋藏区运移，到东部井田边界断层受阻，且无明显的天然排泄区，地下水以储存量的形式赋存于含水层之中。煤系地层中的含水层受补给条件的制约，其补给量较小，对矿井开采影响较小，含水层易于疏干，-300m水平以上的伏青石灰岩等含水层已基本被疏干。纵观上述，牛儿庄井田基本上为一东部阻水，西部补给，南北两翼透水的水文地质边界条件，形成了独特的水文地质块段。8、奥陶系中统石灰岩岩溶裂隙含水层（Ⅰ）井田邻近的鼓山地区有奥陶系石灰岩出露，向东延伸均被煤系地层所覆盖，埋藏于深部，为承压含水层。奥陶系石灰岩为岩溶裂隙含水层，为煤系地层基底。岩性主要以纯石灰岩、白云质灰岩、花斑状灰岩为主。740号钻孔揭露奥陶系石灰岩含水层仅37.86m，抽水试平均渗透系数为0.0673m/d，钻孔单位涌水量0.0256L/m.s，用钻孔单位涌水量评价含水层富水性，其为弱富水性的含水层，与区域奥灰含水层极强富水性有较大差异，其原因是区域奥灰含水层顶部30～40m范围内，含水层的裂隙被方解石脉和上覆地层中风化物质所充填，富水性较弱，可视为相对隔水层。因此，奥陶系石灰岩含水层在本井田属极强富水性含水层。奥陶系中统地层在峰峰地区实测厚度一般为545m，分布稳定，主要岩性为灰色纯灰岩、白云岩、白云质灰岩组成。根据岩性变化和沉积特征，可划分为三组八段，按其裂隙发育程度和富水特性，自下而上，二、四、五、七段为强含水层，一、三、六、八段为弱含水层。其补给源为大气降水，补给充沛，裂隙岩溶发育，含水丰富，严重威胁井田内“下组煤”的开采。奥灰含水层主要水文地质特征概括为：①、集中补给，常年消耗，调节储量大；②、奥灰水是以裂隙为主要导水通道的裂隙岩溶水；③、具有明显的非均质各向异性特征；④、奥灰的富水性随着埋藏深度的增加而减弱。⑤、奥灰顶部有30～40m范围内，裂隙被方解石脉和上覆地层物质所充填，富水性较弱，可视为相对隔水层。⑥奥陶系中统石灰岩各含水层组段的富水性差异较大。奥陶系中统石灰岩含水层水化学类型为HCO3—SO4—Ca—Mg型，总硬度16.49，PH=7.7。由1992～2009年奥陶系石灰岩含水层水位动态观测资料（表5-1）分析，历年最高水位+132.20m，最低水位+117.60m，水位年变幅最大13.00m，最小年变幅0.80m。历年最高水位一般出现在7、8月份，最低水位一般出现在5、6月份，每年降雪过后在12月份或翌年的1月份出现一次小的水位峰值。目前，本井田奥陶系石灰岩含水层水位标高为+122.10m（2009年11月水位观测资料）。大青石灰岩含水层至奥陶系中统石灰岩含水层一般间距为16.72～44.66m，平均间距为30.97m，其间岩性主要为铝土泥岩、粉砂岩。总之，各含水层之间均分布一定厚度的隔水层，含水层之间一般不发生水力联系。由于局部构造的影响，隔水层的隔水性能存在一定的差异，断裂构造及背斜轴部附近的隔水岩层隔水性能相对较差，反之，其隔水性能较好。故采掘时，应视构造的发育程度来确定隔水岩层的阻隔水能力。二、矿井涌水量1、矿井正常涌水量和最大涌水量本矿自1960年投产至1971年全矿涌水量始终稳定在1.0m3/min左右。经过多年开采，随着开拓范围的增大，开采深度加深，并经历了几次突水，使矿井涌水量呈不断增加趋势。1971年至1985年矿井涌水量为3～5m3/min，1985年至1993年，矿井涌水量为7～9m3/min，1994年至2001年，矿井涌水量为14.53～33.26m3/min，2002年元月18日，五矿49泵房（-88）排水设备拆除。通过牛五边界煤柱渗透过水之后，涌水骤增至16.94～25.36m3/min。据1992年～2009年矿井涌水量观测资料，矿井水由大煤顶板砂岩水、野青石灰岩水、山伏青石灰岩水、小青石灰岩水、大青石灰岩水、断层水等构成。经统计矿井涌水量介于7.58～43.77m3/min，正常涌水量为19.03m3/min，最大涌水量为43.77m3/min。2、矿井各开采水平涌水量（1）一水平（-40m水平以上）涌水量构成一水平涌水量介于1.51～14.14m3/min，平均3.22m3/min。其构成为：大煤顶板砂岩水0.46m3/min，野青石灰岩水0.54m3/min，山伏青石灰岩水0.45m3/min，小青石灰岩水0.32m3/min，大青石灰岩水0.80m3/min，断层水0.10m3/min，其它水0.55m3/min。（2）二水平（-40～-200m水平）涌水量构成二水平涌水量介于4.64～40.70m3/min，平均14.23m3/min。其构成为：大煤顶板砂岩水0.85m3/min，野青石灰岩水0.54m3/min，山伏青石灰岩水及老空水2.30m3/min，大青石灰岩水7.59m3/min，其它水2.95m3/min。（3）三水平（-200～-400m水平以下）涌水量构成三水平涌水量介于0.50～5.95m3/min，平均1.69m3/min。其构成为：大煤顶板砂岩水0.49m3/min，野青石灰岩水0.29m3/min，山伏青石灰岩水0.13m3/min，大青石灰岩水0.15m3/min，其它水0.63m3/min。各水平涌水量详见表5-5。矿井历年涌水量一览表单位：m3/min表5-5年一水平涌水量二水平涌水量三水平涌水量全矿井涌水量最大最小平均最大最小平均最大最小平均最大最小平均19923.072.212.595.924.865.310.500.500.509.057.768.3919933.652.442.9340.704.6423.970.500.500.5043.777.5827.4019945.742.733.6835.0514.0429.080.500.500.5038.8920.2833.2619954.703.764.1515.0211.4112.440.800.500.5320.1315.9517.1119965.103.354.0516.1811.2312.670.600.600.6021.4315.2217.3219974.633.614.0014.609.4811.653.120.601.7819.8315.9917.4419984.403.854.0410.414.817.685.951.784.0717.4314.2315.7819994.233.473.8210.248.549.272.371.051.5616.0813.5114.6620004.013.203.5611.328.219.511.721.151.4517.0112.9614.5320013.763.303.5712.489.9711.062.061.471.7217.6315.1716.3520023.142.842.9315.9614.2015.062.501.451.7220.4019.1919.7120034.592.083.0217.7615.4916.252.281.501.8023.5819.5921.1020043.522.803.1828.4815.6418.431.601.301.4722.5020.0321.39200514.142.254.0428.4816.1318.775.361.302.7942.9220.5125.3620062.862.122.4716.7314.8115.441.551.101.3020.8418.2619.2020072.552.052.3615.2313.7314.403.451.031.4319.7517.4518.1920082.321.701.9315.3112.1713.113.911.353.3720.8217.0518.4120091.641.511.5812.3211.7212.023.623.033.3417.5516.3716.94平均14.141.513.2240.704.6414.235.950.501.6943.777.5819.03三、矿井涌水量的类型划分根据1992～2009年矿井涌水量资料统计，矿井正常涌水量（Q1）为1141.80m3/h（19.03m3/min）,介于600～2100m3/h范围内；矿井最大涌水量（Q2）为2626.20m3/h（43.77m3/min），介于1200～3000m3/h之间，矿井水文地质类型为复杂型。由上述可知，本矿开采2、4号煤层时，其顶板含水层富水性较弱，涌水量一般小于0.50m3/min，矿井水文地质条件简单，采掘工程一般不受水害影响；开采-291m以上6号煤层时，存在顶板和底板同时充水的因素以及断层突水的可能，其水文地质条件相对复杂；开采-291m以下6号煤层、7号煤层、8号煤层和9号煤层时，受下伏大青石灰岩含水层和富水性极强的奥陶系石灰岩含水层影响，其矿井水文地质条件复杂，采掘工程、矿井安全生产受水害威胁严重。