浅论煤矿水害含水层

姜本

摘要：本文根据煤矿水害含水层的特征进行了分类及补遗，提出了水害含水层的勘探重点和方向，并从提高勘探效果出发，指出了其中的误区。

1. 水害含水层的分类——直接、间接充水含水层及其补遗

对煤矿煤层开采有害，即对矿井发生充水或有突水威胁的含水层称为水害含水层。煤层开采水文地质条件分析的一个重要内容是划分直接充水含水层和间接充水含水层。前者定义为：在煤矿生产中，采掘揭露的含水层和通过开采冒裂带或底板突水等途径直接向矿井进水的含水层称直接充水含水层；后者定义为与直接充水含水层有水力联系，但只能通过直接充水含水层向矿井充水的含水层称间接充水含水层。但我们认为，仅有这两种分类是不够的，还需要补遗。

可以举例说明。分布在微山湖周边及湖底的滕沛煤田为四边被深大断层（凫山断层、丰沛断层、峄山断层、嘉祥断层）切割的一个独立奥灰水文地质单元。此隶属于枣庄、大屯、徐州、天能煤业集团及地方的煤田存在多层第四系隔水覆盖层，因此具封闭和半封闭水文地质特征，水源主要是奥灰，特别是奥灰马家沟组的静储量。奥灰上部八陡组（O2b）为中等含水层，均厚约80m，上距下组底部可采煤层21号煤接近50m；下部马家沟组（O1m）为区域强含水层，均厚约200m，上距21号煤约200m；中部为半隔水层阁庄组白云岩（O2g），均厚约120m。华北（含山西）与之对应的地层是奥灰峰峰组上段（较强含水层）、马家沟组（强含水层）和峰峰组下

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段泥灰岩石膏带（半隔水层）。滕沛煤田龙固煤矿21号煤之顶板12灰基本无水，矿井涌水主要来自底板15灰，15灰均厚约9.5m，上距21号煤约20m，3个采区总涌水量为185m3/h。显然对于龙固井田21号煤说来，15灰是直接充水含水层，200m之下的奥灰马家沟组是间接充水含水层。两者之间与21号煤间距小于50m的奥灰八陡组却难定位是直接的还是间接的充水含水层。它有可能发生突水，一旦发生突水就直接向矿井充水，成为直接充水含水层。例如焦作冯营煤矿开采大煤，直接充水含水层是近距离的L8灰岩，但1973年11月29日发生的流量为5080m3/h的突水是下伏L2灰岩和奥灰向矿井的直接充水，L8灰岩水位不降反上升0.32～5.18m，奥灰水位下降0.55～3.0m。有可能发生突水，并非是一定发生突水，是否发生突水一方面决定于构造、水压等自然条件，另一方面也受开采技术条件如工作面跨度等人为因素的影响。对于龙固井田说来，如在21煤整个开采过程中未发生奥灰八陡组突水（已安全开采部分工作面），那么八陡组便是间接充水含水层，如发生了突水，甚至是多次的（相邻三河尖煤矿首采区发生2170m3/h流量的八陡组突水），那么八陡组就为直接充水含水层。因此，我们完全有理由将以龙固井田为典型的滕沛煤田奥灰八陡组称为21号煤的隐性充水含水层。

就突水而言，可将奥灰上部八陡组称为直接突水威胁含水层，下部作为八陡组补给源的马家沟组称为间接突水威胁含水层。如此，开采煤层的水害含水层可分类为直接充水含水层、隐性充水含水层、间接充水含水层和直接突水威胁含水层、间接突水威胁含水层五大类（见图）。

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21号煤 苏鲁滕沛煤田 山西霍州煤田 直接充水层 开采煤层 直接充水层 K2灰岩 下组煤 河北邯邢煤田 直接充水层 大青灰岩 大青煤 15灰

隐性充水层 （直接威胁含水层） 八陡组 峰峰组 上段 峰峰组 上段 马家沟组间接充水层 （间接威胁含水层） 马家沟组 马家沟组 华北型煤田下组煤水害含水层分类模式图

2. 水害含水层的勘探重点问题——不能轻重倒置

有水源队将下组煤带压开采水文地质条件勘探的重点定位于间接威胁含水层马家沟组：钻孔绝大多数是该层位的，对直接威胁含水层奥灰峰峰组上段不作单层抽水试验，不留设长观孔，长观孔全部为马家沟组的。理由是：马家沟组水是水源之本，亦即水害之根；该层水最大，因此危害就最大。显然这是一种轻重倒置，本末不分的作法，将防治水勘探变质为水源勘探，哪儿水大就往哪儿打钻孔。此结论的依据是：

1）马家沟组距下组煤远，约为100m，除非是大断层带（此是可知的），是不可能发生该含水层突水的；

2）马家沟组水量巨大，不可能疏降强排，只能采取回避远离的对策。 如此，其水量，如“动储量”是精确到每时五千万立方（比方说），还是五千五百万立方，或是四千五百万立方，这是无关紧要的；

3）那么勘查马家沟组什么呢？如从查该层的流失量来确定对直接威胁

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含水层的补给量，但这样做工程量和困难都很大。其实，我们只要查明峰峰组上段含水层水量，也就基本确定了间接威胁含水层对直接威胁含水层的补给强度和两者之间的水力联系程度，这样做相对说来容易，工程量小；

4）如查对间接威胁含水层的补给通道。对于厚灰说来，除非有特殊条件，可有效进行帷幕注浆或重点截流堵水外，此是不现实的。湖南铅锌矿厚灰帷幕截流效果不佳，便是很好的说明。厚灰帷幕截流工程量巨大。河北某煤矿对薄灰进行帷幕截流，注浆段长630m，施工159个钻孔，钻探工程量31500m，最终效果并不理想。

5）有些地区直接威胁含水层水量不很大，甚至水力连通性不很强，但此不能作为对它不进行重点勘探的理由，因为我们的工作性质不是找水（应脱离水源勘探的思维逻辑）而是防治水，防治水并不希望威胁含水层水大。水不大更要重点探查：水是否真的 不大，不大到什么程度，哪里相对大，哪里相对小。

我们的认识是，除直接充水含水层外，对于威胁含水层勘探的重点应是直接威胁含水层，而不是间接威胁含水层。但对后者并不是不进行勘探，而是应有正确的轻重之分，进行适量和针对特殊条件的勘探。

3. 水害含水层的勘探方向问题——另一个误区

有观点认为，在勘探方向上应先用大的工程量查明区域水文地质条件，区域水文地质条件查明了，矿井水文地质条件也就顺其自然清楚了，否则是盲目的。实践回答了这个似乎合理的推理。人们曾用很长的时间对邯郸矿区进行了颇具规模的区域水文地质条件勘查，动用了航测、卫星红外遥感、物探、小流域水均衡试验、漳河灰岩段漏失量测量等现代的和传统的

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方法手段，从河北一直追索到山西，最终的效果是，对区域水文地质条件的认识有了提高，但仍停留在框架认知的水平上，对各矿井，如羊渠河等矿井的具体水文地质条件的了解如旧，它还需要通过矿井水文地质勘探来解决问题。

问题的关键是，就通常而言（特殊条件例外），区域水文地质勘探工程量大，费用高，在目前技术和经济条件下，不可能精确查明区域水文地质条件。鉴此，我们的观点是，区域水文地质勘探应适量做，但不要企图用巨大的区域工程投入来查明矿井的具体水文地质条件。

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