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摘 要：演马庄矿处于北东向太行山背斜的东南翼，断裂构造发育，各含水层之间水力联系密切，水文地质条件极为复杂，自建井以来共发生1m3/min以上突水事故47次，最大突水量达320m3/min，淹地区2次，淹井2次。矿井主要含水层有奥陶系灰岩（O2）含水层、石炭系灰岩含水层，其中L8、L2、O2灰岩含水层富水性强，是矿井突水的主要水源。由于矿井水文地质条件极为复杂，需要对井田内各含水层的岩性、埋藏条件、水位、水量以及相互水力联系进行分析，查明矿井水文地质特征及矿井充水因素，保障矿井的生产安全。
1 区域水文地质
1.1 岩溶地下水补给、径流与排泄
大气降水为焦作煤田岩溶裂隙水的主要补给来源，西部、北部裸露山区广泛出露的石灰巖是岩溶地下水良好的补给场所，属九里山岩溶水系统，补给面积约4900km2，天然资源量为38541万m3/a。其中灰岩裸露补给区面积1395km2，大气降水补给量10～15m3/s、河流及水库渗入补给量26.28m3/s。
在天然状态下，地下水水力坡度为11‰，径流区为5‰，进入煤田后为2～0.44‰。双头泉岩溶水的石灰岩裸露区为焦作矿区岩溶水的直接补给区，演马庄矿区即处于该区的径流排泄区内。岩溶水一部分沿山前冲洪积扇形成泉群排泄，总排泄量3.14～14.3m3/s，其中，九里山泉群流量9.2m3/s，百泉最大流量2.32m3/s；另一部分向深部循环径流或由人工排泄。
2 矿井水文地质
2.1 井田边界及其水力性质
生产实践证实，矿井西北部的二1煤层露头被新生界砂砾层覆盖，奥陶系、石炭系灰岩与冲积层直接接触，并相互发生水力联系，形成强补给边界；南部凤凰岭断层落差180m，北升南降，造成区内二1煤层、灰岩含水层与区外富水性弱的二叠系地层对接，形成阻水边界；从充水情况分析，矿井水主要来自西部，为西部充水边界；东部与九里山矿区相接，水力联系密切，为东部充水边界。
2.2 煤层底板含水层
2.2.1 奥陶系灰岩（O2）含水层
O2灰岩厚约400m，一般上距二1煤层100m左右、平均105.53m。岩溶裂隙发育，富水性极强，水头高、水压大之特征，是威胁矿井安全的主要含水层。根据岩性特征、富水程度和对二1煤层开采影响，可分为上下两段：上段O22-2+O23厚220m，单位涌水量1.1～37.9L/s·m；下段O21-2厚70～80m、单位涌水量0.5～1.0L/s·m，两段之间被厚50～60m灰色角砾状泥灰岩隔断。井田内具有统一地下水位。
2.2.2 石炭系灰岩含水层
石炭系灰岩9层，总厚一般20～35m。其中L8、L2两层灰岩分布较稳定，富水性强，分述如下：
① L2灰岩含水层。
厚4.82～14.34m，一般9～11m，平均10.81m，一般上距二1煤层70～80m、平均73.58m；下距O2灰岩11.72～37.52m，一般约20m，平均21.24m；是二1煤层底板间接充水含水层。据钻孔注水试验，单位涌水量1.81～7.15L/s·m，渗透系数5～20m/d。富水性极强，与O2灰岩含水层联系密切。
②L8灰岩含水层。
上距二1煤层14.17～23.90m，一般18～20m，平均18.56m，为二1煤层底板直接充水含水层。厚8～10m，岩溶裂隙发育，富水性强，但差异性较大。发育程度随深度增加而有所减弱。据钻孔注水试验和井下突水点反求，单位涌水量0.00345～5.4L/s·m，平均1.32L/s·m，渗透系数8.17～39.9m/d、平均23.05m/d，导水系数70.18～321.3m2/d，平均197.09m2/d。为HCO3-Ca·Mg型水。
2.3 矿井充水条件
2.3.1 充水水源
①大气降水。
地下水除接受大气降水与隐伏露头区附近新近系、第四系孔隙水补给外，主要为来自太行山区的侧向迳流补给。井田位于区域地下水迳流带，以透水性良好的寒武和奥陶系碳酸盐岩为主，具有良好的天然补给条件。对本矿而言，大气降水主要以侧向迳流补给地下水的形式间接进入井下。
②地表水。
井田内无河流、水库等水体存在，地表水对生产没有影响。
③小煤窑积水。
井田内有东韩王村小煤窑，位于一二采区上部，1995年投产，2005年6月关闭，井筒已回填，地面已平整。小煤窑与本矿之间按规定留设有防隔水煤（岩）柱。
④矿井老空积水。
井田内老空积水7处：二水平大巷、1441工作面、2509工作面、一一采区、二二下段采区、二一下山采区、二二采区。
⑤含水层水。
1）底板L2、O2灰岩水：L2、O2灰岩水一般不会直接充入矿井，但受断层错动和导水裂隙影响时，可通过断层破碎带进入矿井，水量较大，常给矿井造成较大损失。
2）底板L8灰岩水：L8灰岩水是主要充水水源，水量约占总水量的75%。该含水层平均上距二1煤层18.56m，岩溶裂隙发育，径流畅通。因上距开采煤层较近，在矿压和水压共同作用下，特别受断层影响时，常沿底板裂隙进入矿井。该含水层充水具有先小后大、然后趋于稳定或干涸之特点，涌水量多小于600m3/h。
3）二1煤层顶板砂岩裂隙水：受顶板冒落和断层破碎带影响，上覆砂岩裂隙水往往以淋水、滴水的形式进入矿井，水量较小，单点出水量一般不超过60m3/h，且持续时间短、易于疏干；据统计，开采至今顶板砂岩裂隙水总量600m3/h左右，对矿井安全无威胁，但给开采环境造成一定影响。
2.3.2 充水通道
①受煤层采掘影响，在煤层顶板和底板常形成大量采动裂隙，为煤层顶板水、底板L8灰岩水进入矿井提供了良好通道。如砂砾石层水、基岩裂隙风化带水等多是沿顶板裂隙进入矿井，而L8灰岩岩溶裂隙水则多是沿底板裂隙进入矿井。
4 结论
通过对矿井水文地质特征的分析，矿井水文地质条件评价为极复杂。为此，矿井在生产中应始终坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，落实“防、堵、疏、排、截”的综合治理措施，按规定留设各类防隔水煤（岩）柱，采取超前探测、底板含水层注浆改造与断层注浆加固、深部导水通道截流、进行采掘工作面水害评价等防治水措施，保证在极复杂水文地质条件下，使矿井具备防灾抗灾能力，实现矿井安全生产。
1 区域水文地质
1.1 岩溶地下水补给、径流与排泄
大气降水为焦作煤田岩溶裂隙水的主要补给来源，西部、北部裸露山区广泛出露的石灰巖是岩溶地下水良好的补给场所，属九里山岩溶水系统，补给面积约4900km2，天然资源量为38541万m3/a。其中灰岩裸露补给区面积1395km2，大气降水补给量10～15m3/s、河流及水库渗入补给量26.28m3/s。
在天然状态下，地下水水力坡度为11‰，径流区为5‰，进入煤田后为2～0.44‰。双头泉岩溶水的石灰岩裸露区为焦作矿区岩溶水的直接补给区，演马庄矿区即处于该区的径流排泄区内。岩溶水一部分沿山前冲洪积扇形成泉群排泄，总排泄量3.14～14.3m3/s，其中，九里山泉群流量9.2m3/s，百泉最大流量2.32m3/s；另一部分向深部循环径流或由人工排泄。
2 矿井水文地质
2.1 井田边界及其水力性质
生产实践证实，矿井西北部的二1煤层露头被新生界砂砾层覆盖，奥陶系、石炭系灰岩与冲积层直接接触，并相互发生水力联系，形成强补给边界；南部凤凰岭断层落差180m，北升南降，造成区内二1煤层、灰岩含水层与区外富水性弱的二叠系地层对接，形成阻水边界；从充水情况分析，矿井水主要来自西部，为西部充水边界；东部与九里山矿区相接，水力联系密切，为东部充水边界。
2.2 煤层底板含水层
2.2.1 奥陶系灰岩（O2）含水层
O2灰岩厚约400m，一般上距二1煤层100m左右、平均105.53m。岩溶裂隙发育，富水性极强，水头高、水压大之特征，是威胁矿井安全的主要含水层。根据岩性特征、富水程度和对二1煤层开采影响，可分为上下两段：上段O22-2+O23厚220m，单位涌水量1.1～37.9L/s·m；下段O21-2厚70～80m、单位涌水量0.5～1.0L/s·m，两段之间被厚50～60m灰色角砾状泥灰岩隔断。井田内具有统一地下水位。
2.2.2 石炭系灰岩含水层
石炭系灰岩9层，总厚一般20～35m。其中L8、L2两层灰岩分布较稳定，富水性强，分述如下：
① L2灰岩含水层。
厚4.82～14.34m，一般9～11m，平均10.81m，一般上距二1煤层70～80m、平均73.58m；下距O2灰岩11.72～37.52m，一般约20m，平均21.24m；是二1煤层底板间接充水含水层。据钻孔注水试验，单位涌水量1.81～7.15L/s·m，渗透系数5～20m/d。富水性极强，与O2灰岩含水层联系密切。
②L8灰岩含水层。
上距二1煤层14.17～23.90m，一般18～20m，平均18.56m，为二1煤层底板直接充水含水层。厚8～10m，岩溶裂隙发育，富水性强，但差异性较大。发育程度随深度增加而有所减弱。据钻孔注水试验和井下突水点反求，单位涌水量0.00345～5.4L/s·m，平均1.32L/s·m，渗透系数8.17～39.9m/d、平均23.05m/d，导水系数70.18～321.3m2/d，平均197.09m2/d。为HCO3-Ca·Mg型水。
2.3 矿井充水条件
2.3.1 充水水源
①大气降水。
地下水除接受大气降水与隐伏露头区附近新近系、第四系孔隙水补给外，主要为来自太行山区的侧向迳流补给。井田位于区域地下水迳流带，以透水性良好的寒武和奥陶系碳酸盐岩为主，具有良好的天然补给条件。对本矿而言，大气降水主要以侧向迳流补给地下水的形式间接进入井下。
②地表水。
井田内无河流、水库等水体存在，地表水对生产没有影响。
③小煤窑积水。
井田内有东韩王村小煤窑，位于一二采区上部，1995年投产，2005年6月关闭，井筒已回填，地面已平整。小煤窑与本矿之间按规定留设有防隔水煤（岩）柱。
④矿井老空积水。
井田内老空积水7处：二水平大巷、1441工作面、2509工作面、一一采区、二二下段采区、二一下山采区、二二采区。
⑤含水层水。
1）底板L2、O2灰岩水：L2、O2灰岩水一般不会直接充入矿井，但受断层错动和导水裂隙影响时，可通过断层破碎带进入矿井，水量较大，常给矿井造成较大损失。
2）底板L8灰岩水：L8灰岩水是主要充水水源，水量约占总水量的75%。该含水层平均上距二1煤层18.56m，岩溶裂隙发育，径流畅通。因上距开采煤层较近，在矿压和水压共同作用下，特别受断层影响时，常沿底板裂隙进入矿井。该含水层充水具有先小后大、然后趋于稳定或干涸之特点，涌水量多小于600m3/h。
3）二1煤层顶板砂岩裂隙水：受顶板冒落和断层破碎带影响，上覆砂岩裂隙水往往以淋水、滴水的形式进入矿井，水量较小，单点出水量一般不超过60m3/h，且持续时间短、易于疏干；据统计，开采至今顶板砂岩裂隙水总量600m3/h左右，对矿井安全无威胁，但给开采环境造成一定影响。
2.3.2 充水通道
①受煤层采掘影响，在煤层顶板和底板常形成大量采动裂隙，为煤层顶板水、底板L8灰岩水进入矿井提供了良好通道。如砂砾石层水、基岩裂隙风化带水等多是沿顶板裂隙进入矿井，而L8灰岩岩溶裂隙水则多是沿底板裂隙进入矿井。
4 结论
通过对矿井水文地质特征的分析，矿井水文地质条件评价为极复杂。为此，矿井在生产中应始终坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，落实“防、堵、疏、排、截”的综合治理措施，按规定留设各类防隔水煤（岩）柱，采取超前探测、底板含水层注浆改造与断层注浆加固、深部导水通道截流、进行采掘工作面水害评价等防治水措施，保证在极复杂水文地质条件下，使矿井具备防灾抗灾能力，实现矿井安全生产。