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摘要：東龐礦-300m以深的9號煤奧灰突水系數大于臨界值0.1MPa/m，煤層開采受奧灰水嚴重威脅。針對這一問題，對井田內奧灰含水層的地質、水文地質資料進行收集整理，綜合分析和研究，總結奧灰含水層的水文地質特征規律。研究結果表明，東龐井田內奧灰含水層具有一定程度的巖溶裂隙發育，巖溶發育的層段主要集中在峰峰組七段和八段；含水層主要涌水層位在峰峰組八段，但富水性極不均一，具有明顯的分區性；SO42-、Ca2+、Mg2+可作為奧灰水的判別指示離子；奧灰含水層區域注漿改造的層段可以選為含水層頂界面以下0~40m。

關鍵詞：水害防治；奧灰含水層；水文地質條件

0引言

東龐井田位于河北省內丘縣大孟村鎮吳村附近，屬于石炭-二疊系沉積煤層[1]，煤田主要可采煤層為二疊系山西組2號煤和石炭系太原組9號煤。東龐礦9號煤開采受奧灰水嚴重威脅，9208工作面開采過程中曾發生底板奧灰突水事故，最大突水水量為1500m3/h，造成工作面被淹。東龐礦-300m以淺奧灰突水系數小于0.1MPa/m的9號煤資源所剩不多，-300m水平以深的9號煤儲量可觀。為了安全開采深部9號煤資源，東龐礦經過論證及研究，以“超前主動、區域治理、全面改造、帶壓開采”為理念，預采用鉆探和注漿技術[2-3]，在地面開展奧灰含水層區域注漿改造工作，為9號煤采區巷道開拓和工作面回采創造安全條件。在進行奧灰含水層區域改造工作之前，開展奧灰含水層水文地質條件的分析和研究對指導奧灰含水層區域注漿改造具有重大意義。

1奧灰含水層的補、徑、排條件

東龐礦處于邯邢水文地質單元中百泉水文地質單元的西北邊界地段。百泉水文地質單元為一基本獨立且封閉的單元，東北部邊界為邢臺大斷層，西部邊界為寒武系中統毛莊組相對隔水層，南部邊界為北洺河地下分水嶺。東龐礦井田為三面封閉、一面開口的半封閉型水文地質單元，井田東北、東南、西北部邊界均為隔水斷層，西南部奧灰含水層與區外水力聯系密切，為井田內奧灰含水層的主要補給區。大氣降水在奧灰裸露區沿灰巖露頭直接下滲，形成面狀補給；白馬河、七里河、沙河、馬會河、北名河等地表河流在奧灰覆蓋區對奧灰含水層進行滲漏，形成線狀集中補給。井田內奧灰含水層水徑流受地形、地質構造控制，自西、西北向南徑流，在百泉水文地質單元中部的達活泉、百泉排泄出地表形成泉群。井田內奧灰含水層水位標高為+34—+40m。

2奧灰含水層的結構及巖性特征

井田內奧陶系灰巖總厚約560m，分為三組八段[4]，根據鉆孔取芯、簡易水文觀測和抽水資料分析，奧灰含水層上部的峰峰組七段、八段巖溶裂隙相對發育，是礦井充水的主要含水段。峰峰組八段厚度為13～28m，巖性主要為白云質角礫狀石灰巖，夾縞紋狀石灰巖及角礫狀石灰巖，偶見燧石結核，巖溶裂隙較發育，七段厚度為70～110m，巖性以厚層、中厚層灰巖、花斑灰巖為主，上部夾少量角礫狀薄層泥灰巖，含少量燧石結核，下部夾角礫狀灰巖，局部夾有薄層石膏層。

3奧灰含水層的巖溶發育特征

井田內揭露奧灰含水層的鉆孔中，有25個鉆孔出現遇巖溶掉鉆或進尺很快的現象，揭露單個溶洞高度0.20～0.70m。據鉆孔奧灰巖芯統計，標高-300m以淺的奧灰含水層裂隙率為0.50%～1.0%，巖溶率為0.1%～0.2%，標高-300m以深的奧灰含水層裂隙率為0.3%～0.5%，巖溶率為0.001%～0.1%，在標高-600m以深，奧灰含水層中少見巖溶現象。垂向上，峰峰組八段頂界有風化裂隙帶，厚度10～25m，風化裂隙帶一般被方解石全充填，局部裂隙帶未被充填區域，鉆進時出現巖溶掉鉆或進尺很快的情況，同時進奧灰即發生漏水。井田內奧灰巖溶裂隙發育規模受構造和埋藏條件等因素的控制，埋藏淺部和構造帶附近，巖溶裂隙發育，顯示出巖溶裂隙發育的不均一性。

4奧灰的水化學特征

根據井田內含水層水化學統計資料，奧灰水的水質類型與井田內其他含水層水質存在明顯的差異。

5奧灰的富水性特征

據已往勘探結果來看，單位涌水量0.00427～4.532L/s•m，滲透系數0.05～304m/d。1992年至1994年底實施的井下水文地質勘探中，井下鉆孔揭露奧灰含水層最小涌水量為2.5m3/h，最大涌水量為600m3/h，說明奧灰含水層的富水性極不均一。整體上，埋藏淺部和構造帶附近的奧灰巖層，巖溶裂隙發育，富水性強，隨埋藏深度的增加，富水性減弱。井田的富水性可分為4區，即強富水區（q=1.0～10L/s•m），中等富水區（q=0.1～1.0L/s•m），弱富水區（0.01～0.1L/s•m）和極弱富水區（q<0.01L/s•m）。

6結論

（1）奧灰含水層具有一定程度的巖溶裂隙發育，巖溶發育的層段主要集中在峰峰組七段和八段，奧灰含水層埋藏越深，巖溶發育程度越弱。（2）井田內奧灰含水層主要涌水層位為峰峰組八段，但富水性極不均一，具有明顯的分區性特征。（3）奧灰含水層與井田內其他含水層的水質類型有明顯的差異，其陰離子SO42-、陽離子Ca2+、Mg2+在礦井突水水源快速判別中可作為奧灰水的判別指示離子。（4）奧灰含水層區域注漿治理的目標層段可以選為含水層頂部巖溶裂隙較為發育，涌水量較大的層位，即奧灰頂界面以下0～40m的層段，通過區域注漿治理工作，將奧灰頂部改造為弱含水層或相對隔水層，降低9號煤開采的奧灰突水系數，減小奧灰突水的可能性，滿足9號煤安全開采的需要。

參考文獻：

[1]王夢玉.礦井防治水和水資源管理研究論文選集[M].北京：煤炭工業出版社，2011.

[2]趙慶彪.奧灰巖溶水上帶壓開采區域超前治理防治水技術[J].煤炭科學技術，2014，42（8）：1-4，21.

[3]趙兵文，關永強.大采深礦井高承壓奧灰巖溶水綜合治理技術[J].煤炭科學技術，2013，41（9）：75-78.

[4]葛亮濤.中國煤田水文地質基本特征與規律[J].中國煤田地質，1996（8）：46-52.

[5]李凱.兗州煤田中深部奧灰含水層水文地質條件研究[J].煤炭科學技術，2016，44（4）：146-148.

[6]白喜慶，白海波，沈智慧.新驛煤田奧灰頂部相對隔水性及底板突水危險性評價[J].巖石力學與工程學報，2009，28（2）：273–280.

作者：袁明 單位：冀中能源股份有限公司