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摘要：东荣一矿南一采区因上覆含水层富水影响，投产初期开采上限被迫由-190m临时调整至-300m，对矿井有效储量、经济效益、开拓布局及生产接续都产生了重大影响。本研究通过水文地质历史资料的对比分析，尤其是对地下水特征离子的提炼、检测与分析，得出结论：将Cl-作为特征离子对矿井水进行监测，可判别地下水的来源。并由此判断出：矿井投产后水位急剧下降，煤系基岩裂隙含水系统在开采范围内已形成降落漏斗，南一采区在降落漏斗范围内只要不改变现有开采范围，在-370水平以上开采矿井涌水量不会有大的变化，可以安全开采。并因此将-190m至-300m呆滞资源量得以释放，实现了安全开采，缓解了生产接续紧张局面。
关键词：富含水层下；疏水漏斗非承压区内；安全经济开采
1 研究背景
东荣一矿自建矿以来，在开拓延伸的过程中，就多次受到水患威胁；至回采时，仍然存在着水文地质条件不清的突出问题。最直接的影响就是南一采区富含水层下能否实现安全开采的问题，因上覆含水层富水影响，投产初期开采上限由-190m临时调整至-300m，对矿井有效储量、经济效益、开拓布局及生产接续都产生了重大影响。
结合矿井生产布局及接续情况，传统垮落法回采工作面布置仍为主体生产布局，在上覆富含水层下煤层群能否安全而又经济地开采尚需深入研究。
因此，“东荣一矿南一采区富含水层下安全经济开采方案研究”既对改善该矿生产接续紧张局面具有现实价值，又对富含水层下、尤其是“天窗”下实现安全经济开采具有重大意义。
2 上覆含水层对南一采区临时开采上限的制约
东荣一矿不同阶段的水文地质研究，共同得出了煤系地层上覆的白垩系裂隙承压含水层以埋深300m为界，划分为强裂隙承压含水段（Ⅰ）和弱裂隙承压含水段（Ⅱ），强裂隙承压含水段（Ⅰ）的认识直接导致投产初期开采上限由-190m临时调整至-300m，-300m以上区域大量煤炭资源处于临时呆滞状态，而矿井深部开拓的工程量致使生产接续异常紧张。
2.1不同勘探时期上覆含水层地质研究的结论
东荣一矿在地质及水文地质工作主要经历了三个阶段，即：建井前的水文地质精查阶段，建井期间水文地质补勘阶段，生产阶段水文地质补勘阶段。对矿井煤系地层上覆含水层都做了较为详细的研究，并给出了较为类似的结论。
根据地层时代、岩性、含水介质、空隙发育特征等划分基础上，将东荣一矿地下水含水层划分为：第四系孔隙含水层、新近系孔隙裂隙含水层、白垩系裂隙含水层和煤系基底裂隙含水层。其中，煤系地层直接充水含水层为上覆的白垩系裂隙含水层。
各含水层的水力联系为：第四系含水层与新近系含水层之间水力联系较弱；新近系孔隙裂隙含水层与白垩系裂隙含水层水力联系也较弱；但在“天窗”范围内，第四系含水砂层直接与白垩系风化裂隙含水层接触，第四系孔隙含水层与白垩系裂隙承压含水层之间产生水力联系。
根据本区前述煤系裂隙水含水层发育特征、结合煤矿防治水特点（开采水平），将白垩系裂隙承压含水层以埋深300m为界，划分为强裂隙承压含水段（Ⅰ）和弱裂隙承压含水段（Ⅱ）。
⑴ 强裂隙承压含水段（Ⅰ）
据岩性统计显示，强裂隙含水段含水层平均厚度约58m，加之地层结构较为松散，风化裂隙发育程度相对较强，导致了含水层的渗透能力、传导性和地下水交替作用变强，为井田外局部裸露区大气降水入渗及地表水的间歇性渗漏补给、邻区含水层中地下水侧向径流补给以及上覆第四系松散层孔隙水下渗越流补给创造了有利条件。
在强裂隙含水段，测井各种物性参数相对变化较大，同时反映出各孔含水层富水性的差异。
据抽水试验资料，强裂隙含水段（基岩顶界面下120m）水位标高14.07～-213.23m，水位降深31.36～-139.37m，涌水量0.0037～0.0362L/s，钻孔统一标准单位涌水量0.0033～0.0275 L/s·m，渗透系数0.0043～0.0706m/d，矿化度为1455.24mg/L，水质类型为OH?Ca·Na型水，富水性弱，为矿床直接充水含水层。
⑵ 弱裂隙承压含水段（Ⅱ）
弱裂隙含水段含水层厚度约71m。该段裂隙发育程度相对较弱，含水段的储水空间相对较小，含水层的渗透能力、传导性和地下水交替作用相对强裂隙含水段较弱。
据抽水试验资料，混合裂隙含水段水位標高90.89～96.05m，水位降深18.44～-157.54m，涌水量0.033～6.009 L/s，钻孔统一标准单位涌水量0.0016～0.0716 L/s·m，渗透系数0.0009～0.0671 m/d，可溶性固体含量1402.86 mg/L，水质类型OH?Ca·Na型，含水层富水性弱。
2.2 受上覆含水层制约的临时开采上限选择
由于对白垩系裂隙承压含水层以埋深300m为界划分的强裂隙承压含水段（Ⅰ）和弱裂隙承压含水段（Ⅱ）认识，以及矿井在建井与生产过程中所遇到的涌水事故影响，直接导致的结果就是本区暂定开采上限标高为?190m，首采工作面的开采上限更是确定在?300m以下。
主要依据是：
1、“?190水平”建井期间涌水量增大异常
在井筒施工至底在?190水平拨开码头门后涌水量增大，最大时达1200 m3/h，严重影响了矿井建设。
2、“首采面”开采上限因涌水被迫临时下移
矿井在在设计中设计部门认为，“对于本矿井防水煤柱计算，根据地质报告，井田内8～12勘探线的煤层露头部位因第三系缺失而形成“天窗”。因该井田第四系层岩性主要为各粒级砂岩，且富含水，即相当于本矿井于“水体”下采煤，故应根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》规定，留设防水煤岩柱。防水煤岩柱计算如下： 因第四系层（水体）直接位于基岩之上，故保护等级为Ⅰ级，即不允许裂隙波及水体，也即防水煤岩柱高度按下列公式计算：
Hsh≥Hli+Hb+Hfe
式中：Hsh—防水煤岩柱高度，m
Hli—导水裂隙带最大高度，m
Hb —保护层厚度，m
Hfe—基岩风化带深度，m
由于本井田为煤层群开采，故计算防水煤岩柱的煤层厚度应采用煤层综合作用厚度，计算公式为：
∑Mj=Mj+Cj*Mi
式中：∑Mj—煤层综合作用厚度，m
Mj—计算煤层的厚度，m
Mi—上层煤的厚度，m
Cj—相邻两煤层层间距与两层中的下一层煤厚之比
“天窗”下参与计算的煤层有9～26号共计8个层，经计算，∑Mj=4.36m。
根据“三下”采煤规程选取导水裂隙带最大高度计算公式如下：
⑴ Hli=100∑Mj/（1.6∑Mj+3.6）±5.6
⑵ Hli=20√∑Mj+10
经计算，Hlimax=51.8m。
保护层厚度（Hb）根据“三下”采煤规程取值为6.6m；基岩风化带深度（Hfe）根据地质报告取30m；因此，防水煤岩柱高度（Hsh）计算值为88.4m。
根据精查地质报告中的三、四系等厚线图，其天窗处的四系层最大厚度为157m，地面平均标高为66.6m，求得四系层底板绝对标高为?90.4m，加上防水煤岩柱高度88.4m，则防水煤岩柱底界面绝对标高为?178.8m。因此，设计暂定本井田开采上限标高为?180m。根据临矿东荣二矿、东荣三矿实际开采情况，其初期矿井涌水量较大，为保险起见，设计首采区开采回风水平标高降至?190m。”。
根据东荣一矿提供的首采区范围及哈尔滨煤矿设计院的建议，首采区?230m为强风化裂隙含水带下部界限，?300m为亚风化裂隙含水带的下部界限，并确定将首采工作面的开采上限确定在?300m以下。由此，形成-300m以上至-190开采上限区域的大量资源量被临时搁置，且矿井需向深部开拓，生产接续异常紧张。
3 白垩（煤）系含水层和矿井涌水关系的再研究
为尽快释放-300m以上临时煤炭呆滞资源，缓解矿井生产接续紧张局面，研究团队通过深入对比分析各个历史时期的水文地质资料，重新构建了井田范围内白垩（煤）系含水层和矿井涌水之间的关系，即：白垩（煤）系含水层主要表现以裂隙涌水为主，且构造及构造裂隙在煤系地层中为地下水的赋存提供了有利的条件，也是掘进和工作面开采过程中的主要充水通道。
3.1 白垩（煤）系含水层和矿井涌水关系历史认识对比分析
精查勘探中根据裂隙发育程度、埋藏深度、充填情况及含水性和透水性等因素，将煤系地层裂隙含水层定义为风化裂隙含水带，并根据裂隙发育程度又分为风化裂隙含水带、亚风化裂隙含水带和弱裂隙含水带。其中，风化裂隙含水带埋藏深度为350米，亚风化裂隙含水带埋藏深度为450米，以下为弱裂隙含水带。同时也提出，由于受勘探手段的限制，这种按不同富水程度划分的含水带依据不够充分，同时还认为由于风化作用和构造运动等因素的影响，裂隙发育是不均匀的，富水性在水平方向变化较大，从北往南逐渐增大。长期以来这一观点指导了东荣矿区的防治水工作。
2013年补充勘探时根据本区前述煤系裂隙水含水层发育特征、结合煤矿防治水特点（开采水平），将白垩系裂隙承压含水层以埋深300m为界，划分为强裂隙承压含水段（Ⅰ）和弱裂隙承压含水段（Ⅱ）。
3.2 白垩（煤）系含水层和矿井涌水关系的新认识
通过对东荣一矿建井及生产实践，对矿井发生的水文地质问题及矿井涌水规律的分析和总结，煤系含水层水主要表现以裂隙涌水为主，且构造及构造裂隙在煤系地层中为地下水的赋存提供了有利的条件，也是掘进和工作面开采过程中的主要充水通道。区域内集贤煤矿及东荣各矿的开采实践也说明裂隙是矿井涌水的主要形式。
本次研究，详细对比分析了井田内煤系含水层历次的抽水试验成果，除水11孔单位涌水量为1.17 L/s·m>1为强富水外，其余各孔各时期抽水试验成果，单位涌水量（q）在0.0098～0.3567 L/s·m、均<1. 0 L/s·m。根据防治水规定：上述q值确定了东荣一矿煤系含水层富水性为弱至中等，局部强富水，富水性受構造控制。根据矿井开采实践，煤系含水层在补给通道不畅时容易疏干。
同时，在矿井工程施工由浅至深、巷道涌水量表现为由大变小，这一现象说明垂直分带性的存在，但根据对区域内集贤矿、东荣二矿、东荣三矿及东荣一矿的现场调查结论，各矿井下工程在施工中，无论是浅部或是深部涌（淋）水点，往往处于构造裂隙或正断层附近，这也说明煤系地层裂隙水受构造控制，具有平面分带特征。因此，将煤系裂隙水定义为构造裂隙水更为准确，也有利于今后煤矿井下防治水工作的开展。
4 各含水层水质类型识别与特征离子研究的重要作用
本次研究，通过重新分析了以往各勘探时期取得的水质分析成果，并对矿井当前各出水点采样分析，按照地下水化学类型的舒卡列夫分类法分类研究，可以得出以下研究结论：
HCO3?Cl?Na?Ca型和HCO3?Cl?Na型为东荣一矿煤系地层原始状态时的地下水水质类型，HCO3?Na?Ca型为第四系和第三系地层中的水，HCO3?Na型为当前矿井涌水。
通过水质分类可以看出煤系地层水，在原始状态下其显著特征是Cl?当量较高，因此，将Cl?作为特征离子对矿井水进行监测，将非常容易判别地下水的来源。当矿井水中Cl?含量>1.0时，矿井涌水为煤系裂隙水；当矿井水中Cl?含量<1.0时，矿井涌水为第四系水。
5 形成疏水漏斗的研究成果提供了安全开采的技术保障 通过对比分析历史数据，可以看出：随着矿井建设、开拓延伸与采矿深入，煤系裂隙水受矿井建设及采矿的影响发生了较大的变化，主要特征是水位的持续下降（表1）。
从1983年煤系裂隙水水位从原始的与第四系水位在一个水平上的状态，到2008年补勘时水位下降了近10m。
矿井投产后水位仍急剧下降，在接近开采区下降了约80m到280m，煤系基岩裂隙含水系统在开采范围内已形成降落漏斗。2013年补勘期间施工的JX6、JX7、JX8、JX9四个钻孔均在漏斗范围内，通过绘制等水位线图可以看出煤系基岩水降落漏斗的范围和大致形态，在降落漏斗范围内水位最大降深约为-370m。如图1：
通过对当前矿井水水质化验资料的分析和特征离子的检验，也可以得出目前矿井在开采区内煤系裂隙水水位已降至-370m。在降落漏斗范围以外，如-450水平的涌水依然保持着煤系原始水质，而在降落漏斗以内矿井涌水表现出与第四系水相近的情况。
因此，可以认为目前矿井涌水直接疏放第四系水，煤系地层中的裂隙成为第四系水的导水通道。在降落漏斗范围内（即：非承压区内）只要不改变现有开采范圍，在-370水平以上开采矿井涌水量不会有大的变化，传统垮落法开采也是安全的。
6 安全回采后的经济性分析
根据上述研究成果，东荣一矿南一采区16煤右零片工作面（-245m水平）采取垮落法回采工艺，自2014年12月开始回采，至2015年12月结束，生产过程中矿井涌水量没有明显的变化，实现了安全经济开采。截止2017年末，有效释放了99.7万吨呆滞煤炭资源，完成了39880万元的销售收入，极大缓解了矿井接续紧张的局面，为企业高效高产做出了巨大的贡献。
7 结论
针对东荣一矿南一采区在上覆富含水层下能否实现安全开采的问题，本次研究在立足历史水文资料数据深入挖掘的基础上，通过矿井水质分析与对比的手段，得到了如下重要成果与结论：
⑴ 影响东荣一矿矿井防治水方案多年的“白垩系裂隙承压含水层以埋深300m为界，划分为强裂隙承压含水段（Ⅰ）和弱裂隙承压含水段（Ⅱ）”的理论基础，被“白垩（煤）系含水层的富水性受构造控制，属构造裂隙水，在补给通道不畅时容易疏干。”这一结论所补充，这将有利于今后矿井防治水工作的针对性开展。
⑵ 白垩（煤）系含水层原始状态下特征离子Cl?的研究发现，提供了矿井涌水来源的判断依据，为矿井防治水提供了便利精准的靶区。
⑶ 上述两项研究结论与成果，结合白垩（煤）系含水层水位受开采影响而迅速下降的数据，有力地支撑了“白垩（煤）系含水系统在开采范围内已形成最大降深-370m的降落漏斗，在降落漏斗范围内（即：非承压区内）垮落法开采是安全的。”这一关键结论，打破了该区域-190m至-300m受水患威胁暂缓开采的禁区，为南一采区安全经济开采提供了技术理论支持；并在随后的回采过程中得以全面验证。
关键词：富含水层下；疏水漏斗非承压区内；安全经济开采
1 研究背景
东荣一矿自建矿以来，在开拓延伸的过程中，就多次受到水患威胁；至回采时，仍然存在着水文地质条件不清的突出问题。最直接的影响就是南一采区富含水层下能否实现安全开采的问题，因上覆含水层富水影响，投产初期开采上限由-190m临时调整至-300m，对矿井有效储量、经济效益、开拓布局及生产接续都产生了重大影响。
结合矿井生产布局及接续情况，传统垮落法回采工作面布置仍为主体生产布局，在上覆富含水层下煤层群能否安全而又经济地开采尚需深入研究。
因此，“东荣一矿南一采区富含水层下安全经济开采方案研究”既对改善该矿生产接续紧张局面具有现实价值，又对富含水层下、尤其是“天窗”下实现安全经济开采具有重大意义。
2 上覆含水层对南一采区临时开采上限的制约
东荣一矿不同阶段的水文地质研究，共同得出了煤系地层上覆的白垩系裂隙承压含水层以埋深300m为界，划分为强裂隙承压含水段（Ⅰ）和弱裂隙承压含水段（Ⅱ），强裂隙承压含水段（Ⅰ）的认识直接导致投产初期开采上限由-190m临时调整至-300m，-300m以上区域大量煤炭资源处于临时呆滞状态，而矿井深部开拓的工程量致使生产接续异常紧张。
2.1不同勘探时期上覆含水层地质研究的结论
东荣一矿在地质及水文地质工作主要经历了三个阶段，即：建井前的水文地质精查阶段，建井期间水文地质补勘阶段，生产阶段水文地质补勘阶段。对矿井煤系地层上覆含水层都做了较为详细的研究，并给出了较为类似的结论。
根据地层时代、岩性、含水介质、空隙发育特征等划分基础上，将东荣一矿地下水含水层划分为：第四系孔隙含水层、新近系孔隙裂隙含水层、白垩系裂隙含水层和煤系基底裂隙含水层。其中，煤系地层直接充水含水层为上覆的白垩系裂隙含水层。
各含水层的水力联系为：第四系含水层与新近系含水层之间水力联系较弱；新近系孔隙裂隙含水层与白垩系裂隙含水层水力联系也较弱；但在“天窗”范围内，第四系含水砂层直接与白垩系风化裂隙含水层接触，第四系孔隙含水层与白垩系裂隙承压含水层之间产生水力联系。
根据本区前述煤系裂隙水含水层发育特征、结合煤矿防治水特点（开采水平），将白垩系裂隙承压含水层以埋深300m为界，划分为强裂隙承压含水段（Ⅰ）和弱裂隙承压含水段（Ⅱ）。
⑴ 强裂隙承压含水段（Ⅰ）
据岩性统计显示，强裂隙含水段含水层平均厚度约58m，加之地层结构较为松散，风化裂隙发育程度相对较强，导致了含水层的渗透能力、传导性和地下水交替作用变强，为井田外局部裸露区大气降水入渗及地表水的间歇性渗漏补给、邻区含水层中地下水侧向径流补给以及上覆第四系松散层孔隙水下渗越流补给创造了有利条件。
在强裂隙含水段，测井各种物性参数相对变化较大，同时反映出各孔含水层富水性的差异。
据抽水试验资料，强裂隙含水段（基岩顶界面下120m）水位标高14.07～-213.23m，水位降深31.36～-139.37m，涌水量0.0037～0.0362L/s，钻孔统一标准单位涌水量0.0033～0.0275 L/s·m，渗透系数0.0043～0.0706m/d，矿化度为1455.24mg/L，水质类型为OH?Ca·Na型水，富水性弱，为矿床直接充水含水层。
⑵ 弱裂隙承压含水段（Ⅱ）
弱裂隙含水段含水层厚度约71m。该段裂隙发育程度相对较弱，含水段的储水空间相对较小，含水层的渗透能力、传导性和地下水交替作用相对强裂隙含水段较弱。
据抽水试验资料，混合裂隙含水段水位標高90.89～96.05m，水位降深18.44～-157.54m，涌水量0.033～6.009 L/s，钻孔统一标准单位涌水量0.0016～0.0716 L/s·m，渗透系数0.0009～0.0671 m/d，可溶性固体含量1402.86 mg/L，水质类型OH?Ca·Na型，含水层富水性弱。
2.2 受上覆含水层制约的临时开采上限选择
由于对白垩系裂隙承压含水层以埋深300m为界划分的强裂隙承压含水段（Ⅰ）和弱裂隙承压含水段（Ⅱ）认识，以及矿井在建井与生产过程中所遇到的涌水事故影响，直接导致的结果就是本区暂定开采上限标高为?190m，首采工作面的开采上限更是确定在?300m以下。
主要依据是：
1、“?190水平”建井期间涌水量增大异常
在井筒施工至底在?190水平拨开码头门后涌水量增大，最大时达1200 m3/h，严重影响了矿井建设。
2、“首采面”开采上限因涌水被迫临时下移
矿井在在设计中设计部门认为，“对于本矿井防水煤柱计算，根据地质报告，井田内8～12勘探线的煤层露头部位因第三系缺失而形成“天窗”。因该井田第四系层岩性主要为各粒级砂岩，且富含水，即相当于本矿井于“水体”下采煤，故应根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》规定，留设防水煤岩柱。防水煤岩柱计算如下： 因第四系层（水体）直接位于基岩之上，故保护等级为Ⅰ级，即不允许裂隙波及水体，也即防水煤岩柱高度按下列公式计算：
Hsh≥Hli+Hb+Hfe
式中：Hsh—防水煤岩柱高度，m
Hli—导水裂隙带最大高度，m
Hb —保护层厚度，m
Hfe—基岩风化带深度，m
由于本井田为煤层群开采，故计算防水煤岩柱的煤层厚度应采用煤层综合作用厚度，计算公式为：
∑Mj=Mj+Cj*Mi
式中：∑Mj—煤层综合作用厚度，m
Mj—计算煤层的厚度，m
Mi—上层煤的厚度，m
Cj—相邻两煤层层间距与两层中的下一层煤厚之比
“天窗”下参与计算的煤层有9～26号共计8个层，经计算，∑Mj=4.36m。
根据“三下”采煤规程选取导水裂隙带最大高度计算公式如下：
⑴ Hli=100∑Mj/（1.6∑Mj+3.6）±5.6
⑵ Hli=20√∑Mj+10
经计算，Hlimax=51.8m。
保护层厚度（Hb）根据“三下”采煤规程取值为6.6m；基岩风化带深度（Hfe）根据地质报告取30m；因此，防水煤岩柱高度（Hsh）计算值为88.4m。
根据精查地质报告中的三、四系等厚线图，其天窗处的四系层最大厚度为157m，地面平均标高为66.6m，求得四系层底板绝对标高为?90.4m，加上防水煤岩柱高度88.4m，则防水煤岩柱底界面绝对标高为?178.8m。因此，设计暂定本井田开采上限标高为?180m。根据临矿东荣二矿、东荣三矿实际开采情况，其初期矿井涌水量较大，为保险起见，设计首采区开采回风水平标高降至?190m。”。
根据东荣一矿提供的首采区范围及哈尔滨煤矿设计院的建议，首采区?230m为强风化裂隙含水带下部界限，?300m为亚风化裂隙含水带的下部界限，并确定将首采工作面的开采上限确定在?300m以下。由此，形成-300m以上至-190开采上限区域的大量资源量被临时搁置，且矿井需向深部开拓，生产接续异常紧张。
3 白垩（煤）系含水层和矿井涌水关系的再研究
为尽快释放-300m以上临时煤炭呆滞资源，缓解矿井生产接续紧张局面，研究团队通过深入对比分析各个历史时期的水文地质资料，重新构建了井田范围内白垩（煤）系含水层和矿井涌水之间的关系，即：白垩（煤）系含水层主要表现以裂隙涌水为主，且构造及构造裂隙在煤系地层中为地下水的赋存提供了有利的条件，也是掘进和工作面开采过程中的主要充水通道。
3.1 白垩（煤）系含水层和矿井涌水关系历史认识对比分析
精查勘探中根据裂隙发育程度、埋藏深度、充填情况及含水性和透水性等因素，将煤系地层裂隙含水层定义为风化裂隙含水带，并根据裂隙发育程度又分为风化裂隙含水带、亚风化裂隙含水带和弱裂隙含水带。其中，风化裂隙含水带埋藏深度为350米，亚风化裂隙含水带埋藏深度为450米，以下为弱裂隙含水带。同时也提出，由于受勘探手段的限制，这种按不同富水程度划分的含水带依据不够充分，同时还认为由于风化作用和构造运动等因素的影响，裂隙发育是不均匀的，富水性在水平方向变化较大，从北往南逐渐增大。长期以来这一观点指导了东荣矿区的防治水工作。
2013年补充勘探时根据本区前述煤系裂隙水含水层发育特征、结合煤矿防治水特点（开采水平），将白垩系裂隙承压含水层以埋深300m为界，划分为强裂隙承压含水段（Ⅰ）和弱裂隙承压含水段（Ⅱ）。
3.2 白垩（煤）系含水层和矿井涌水关系的新认识
通过对东荣一矿建井及生产实践，对矿井发生的水文地质问题及矿井涌水规律的分析和总结，煤系含水层水主要表现以裂隙涌水为主，且构造及构造裂隙在煤系地层中为地下水的赋存提供了有利的条件，也是掘进和工作面开采过程中的主要充水通道。区域内集贤煤矿及东荣各矿的开采实践也说明裂隙是矿井涌水的主要形式。
本次研究，详细对比分析了井田内煤系含水层历次的抽水试验成果，除水11孔单位涌水量为1.17 L/s·m>1为强富水外，其余各孔各时期抽水试验成果，单位涌水量（q）在0.0098～0.3567 L/s·m、均<1. 0 L/s·m。根据防治水规定：上述q值确定了东荣一矿煤系含水层富水性为弱至中等，局部强富水，富水性受構造控制。根据矿井开采实践，煤系含水层在补给通道不畅时容易疏干。
同时，在矿井工程施工由浅至深、巷道涌水量表现为由大变小，这一现象说明垂直分带性的存在，但根据对区域内集贤矿、东荣二矿、东荣三矿及东荣一矿的现场调查结论，各矿井下工程在施工中，无论是浅部或是深部涌（淋）水点，往往处于构造裂隙或正断层附近，这也说明煤系地层裂隙水受构造控制，具有平面分带特征。因此，将煤系裂隙水定义为构造裂隙水更为准确，也有利于今后煤矿井下防治水工作的开展。
4 各含水层水质类型识别与特征离子研究的重要作用
本次研究，通过重新分析了以往各勘探时期取得的水质分析成果，并对矿井当前各出水点采样分析，按照地下水化学类型的舒卡列夫分类法分类研究，可以得出以下研究结论：
HCO3?Cl?Na?Ca型和HCO3?Cl?Na型为东荣一矿煤系地层原始状态时的地下水水质类型，HCO3?Na?Ca型为第四系和第三系地层中的水，HCO3?Na型为当前矿井涌水。
通过水质分类可以看出煤系地层水，在原始状态下其显著特征是Cl?当量较高，因此，将Cl?作为特征离子对矿井水进行监测，将非常容易判别地下水的来源。当矿井水中Cl?含量>1.0时，矿井涌水为煤系裂隙水；当矿井水中Cl?含量<1.0时，矿井涌水为第四系水。
5 形成疏水漏斗的研究成果提供了安全开采的技术保障 通过对比分析历史数据，可以看出：随着矿井建设、开拓延伸与采矿深入，煤系裂隙水受矿井建设及采矿的影响发生了较大的变化，主要特征是水位的持续下降（表1）。
从1983年煤系裂隙水水位从原始的与第四系水位在一个水平上的状态，到2008年补勘时水位下降了近10m。
矿井投产后水位仍急剧下降，在接近开采区下降了约80m到280m，煤系基岩裂隙含水系统在开采范围内已形成降落漏斗。2013年补勘期间施工的JX6、JX7、JX8、JX9四个钻孔均在漏斗范围内，通过绘制等水位线图可以看出煤系基岩水降落漏斗的范围和大致形态，在降落漏斗范围内水位最大降深约为-370m。如图1：
通过对当前矿井水水质化验资料的分析和特征离子的检验，也可以得出目前矿井在开采区内煤系裂隙水水位已降至-370m。在降落漏斗范围以外，如-450水平的涌水依然保持着煤系原始水质，而在降落漏斗以内矿井涌水表现出与第四系水相近的情况。
因此，可以认为目前矿井涌水直接疏放第四系水，煤系地层中的裂隙成为第四系水的导水通道。在降落漏斗范围内（即：非承压区内）只要不改变现有开采范圍，在-370水平以上开采矿井涌水量不会有大的变化，传统垮落法开采也是安全的。
6 安全回采后的经济性分析
根据上述研究成果，东荣一矿南一采区16煤右零片工作面（-245m水平）采取垮落法回采工艺，自2014年12月开始回采，至2015年12月结束，生产过程中矿井涌水量没有明显的变化，实现了安全经济开采。截止2017年末，有效释放了99.7万吨呆滞煤炭资源，完成了39880万元的销售收入，极大缓解了矿井接续紧张的局面，为企业高效高产做出了巨大的贡献。
7 结论
针对东荣一矿南一采区在上覆富含水层下能否实现安全开采的问题，本次研究在立足历史水文资料数据深入挖掘的基础上，通过矿井水质分析与对比的手段，得到了如下重要成果与结论：
⑴ 影响东荣一矿矿井防治水方案多年的“白垩系裂隙承压含水层以埋深300m为界，划分为强裂隙承压含水段（Ⅰ）和弱裂隙承压含水段（Ⅱ）”的理论基础，被“白垩（煤）系含水层的富水性受构造控制，属构造裂隙水，在补给通道不畅时容易疏干。”这一结论所补充，这将有利于今后矿井防治水工作的针对性开展。
⑵ 白垩（煤）系含水层原始状态下特征离子Cl?的研究发现，提供了矿井涌水来源的判断依据，为矿井防治水提供了便利精准的靶区。
⑶ 上述两项研究结论与成果，结合白垩（煤）系含水层水位受开采影响而迅速下降的数据，有力地支撑了“白垩（煤）系含水系统在开采范围内已形成最大降深-370m的降落漏斗，在降落漏斗范围内（即：非承压区内）垮落法开采是安全的。”这一关键结论，打破了该区域-190m至-300m受水患威胁暂缓开采的禁区，为南一采区安全经济开采提供了技术理论支持；并在随后的回采过程中得以全面验证。