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【摘 要】本文通过对煤矿水文地质特征、充水因素及充水机理的分析，确定了该井田水文地质条件类型，研究构造破碎带导水性，划分水文地质区段，科学预测，重点防范，为矿井安全生产奠定基础。
【关键词】水文地质条件；许家坊矿区；含水层；地下条件分析
1、井田水文地质条件
许家坊矿区内主体构造为向西煤层+100m以上，已处在水位以上，形成透水边界，主要充水为地表水、及煤层顶板砂岩水。中西部煤层在+100m水平以下，承压水压0~4MPa，受到不同程度底板水威胁，因此煤矿井水边界条件是: 南北边界为导水补给，东部透水，西部为径流带。
1.1 地表水、地下水以及断层水。矿区内无地表水体，仅在矿区西北部有季节性溪沟，雨季流量同大气降水联系紧密。
1.2 地下水。根据水特征、岩性组合以及水力性质等因素，将矿区内各含水层（表1）、隔水层划分如下：
表1 含水层及厚度一览表
地层代号 含水层名称含 含水层厚度/m 富水性
Q 孔隙含水层 0~20 弱
T1 f 岩溶裂隙含水层 170
P3c+d 岩溶裂隙含水层 33 中
P3l 裂隙含水层 251 弱
P2m 岩溶水含水层 100 强
1.2.1散层孔隙含水层（Q）。由残积、坡积物组成，岩性主要为黄色、黄褐色粘土砂土、砂粘土及碎石土等。厚度0m~20m。主要分布在煤系地层上部的斜坡地带及冲沟附近，其特点是孔隙度大，透水性好，受降雨补给明显，为浅层孔隙含水层。由于厚度不大，富水性弱，为弱含水层。
1.2.2岩溶裂隙含水层(T1f)。此带与上覆和下伏地层间岩性都是逐渐变化的，无明显标志，一般厚170m左右。为薄层、中厚层泥灰岩，间夹薄层石灰岩，下部主要为钙质泥岩。地表常成沿地层走向伸延的侵蚀山岭地貌，地势一般较高。垂直节理裂隙较发育，大部为方解石充填，且有随深度逐渐减弱的趋势，仅浅部局部有小晶洞发育。此带以裂隙含水为主，含水性较弱水质属低矿化度的重碳酸盐钙型水。
1.2.3岩溶裂隙含水带((P3c+d)。为薄层硅质层和厚层、中厚层状燧石灰岩，一般厚33m。多位于反向陡坡中上部，极不利于地下水补给。钻孔中岩溶裂隙也普遍发育，多数呈半充填状，常见蜂窝状、海绵状溶蚀小孔，往往具有明显的水蚀痕迹，水位与上部地层有明显的变化，多数为漏水、消耗量很大。
1.2.4二叠系裂隙含水层（P3l）。出露于矿区中西部，岩性为砂质泥岩、泥质粉砂岩、煤、泥岩、石灰岩等，一般组厚251m，由细砂岩、粉砂岩、泥岩、煤层及石灰岩等组成，此带主要是细砂岩和石灰岩所含裂隙水，水力性质为承压水，但由于含水岩石单层厚度小，岩性变化大，加之补给条件不好，故富水性较弱。综上所述该层为基岩裂隙含水层，富水性弱，为弱含水层。
1.2.5二叠系中统岩溶水强含水带(P2m)。出露于区北部边界外。岩性为玄武岩，顶部为深灰色、浅灰绿色凝灰岩，厚度40m左右，含基岩裂隙水。下段约400m厚，为凝灰岩，据钻孔揭露，未发现有涌漏水现象。该组地层富水性极弱，为弱含水层。
1.3 断层水。矿区内断层较少，地面共查明有2条，未出露地表的盲小断层4条，总共6条。这些断层的存在，对本区地下水补给、排泄、流向均有一定影响，据地面调查和部分钻孔资料，为隔水断层。
2、顶板砂岩裂隙水
2.1 底板K5 石灰岩岩溶裂隙水。石灰岩距煤层28m，隔水层岩层为泥岩、砂质泥岩，砂岩为主，具有一定阻水能力，K5水位(+96m) 与K8水位(+256m)差150m，与K7水位(+161m)差30m，说明层间水力联系有差别，K5水位处于混合水位状态。
2.2 底板K4、K3、K2 石灰岩岩溶裂隙水。K4(1.69~6.33)、K3( 1.5~3.85)、K2(4.81~8.85) 沉积间距较小(30m)，水位分别为86.5m、76.4m、64.4m，水位差20m，较为接近，因此划为同一含水层组。K4、K3、K2距3#煤62~91m，按突水系数0.6预测，一般可抗3.4~5.4 MPa水压,不构成直接充水含水层。但如果层间的砂岩、细砂岩局部聚集，岩层破碎，成为垂直越流通道，可能导水。
在K5与K4之间35m层间中往往出现较多的中粗砂岩、细砾聚集体，砂岩占该段30%~60%,这一特征使下部灰岩K2-K4与上部K5之间含水层有可能发生垂直水力联系。
2.3 岩溶含水层。岩溶含水层层厚大，是区域性巨型含水层形成统一水位系统，动水量10m3/s，是最具突水淹井威胁的含水层,岩溶水一般水量在100~500m3/min，最大突水量高达2053m3/min。本区峰组O2f地层较完整。O2f厚120m底部為泥灰岩,一般水性较弱，O2f 以下普遍有厚20~60m石膏层，膏溶作用侵蚀、膨胀、溶蚀作用是形成陷落柱的重要原因。3#煤与O2相距120m，一般不会发生直接突水，只有通过陷落柱、断层的破碎带、未封闭好钻孔、垂直越流的岩性通道向矿井充水。水患应以防为主，避免发生直接充水。
2.4 地下水化学成分。地下水成分与围岩性质及水动力环境有关，二叠纪砂岩地下水成分，Na+K高，Ca+Mg低，低，石炭纪地下水成分，Na+K低，Ca+Mg高,SO42-高。
3、井田充水因素分析
3.1 充水水源。充水水源分为直接充水水源和间接充水水源。直接充水水源为龙潭组风化、构造裂隙水，间接充水水源为飞仙关组基岩裂隙水、茅口岩溶水。
3.2 充水通道。通过地质钻探资料，区内基岩节理、裂隙较发育，这些是连通含水地层与煤层的天然通道。未来煤矿的开采过程中，由于煤层大面积的开采，必将引起大量的采矿裂隙出现，这些人工裂隙将会是沟通含水地层与煤层的良好通道。
3.3 充水机理。井田煤层顶板砂泥岩裂隙充水机理是在重力作用下，沿岩石原生节理、裂隙、采动裂隙、导水断层等充水通道以滴水或淋水的形式进入巷道，煤层开采受顶板含水层影响较小。
3.4 开采条件下水文地质问题的预测。开采过程中，由于煤层大面积的开采，必将引起大量的采矿裂隙出现，这些裂隙可能会成为导致地下水改向的因素，本区隐伏断层发育，断层带力学性质较弱，较易受采动影响而发生应力变化，从而成为地下水通道。矿区内主要含煤地层为弱含水层，煤矿床开采对此段岩溶裂隙水影响较小。
4、岩溶陷落柱
本区岩溶陷落柱发育，已揭露33个，最大长轴长达354m，一般40~50m，密布在向斜轴附近800m范围内，岩溶陷落柱分布与密度受岩深控制,与构造、地下水动力条件、岩性密切有关，是古岩溶对上覆煤系地层后期重力崩落的产物，是突出的良好通道，是承压开采防治突水的关键。通过研究分析其成因特点，建立适合本区的地质模型，了解与构造、地下水动力条件、围岩性质的关系，科学预测预报，并采取切实可行的技术防范措施，有效防治承压水突出，实现承压开采矿井的安全生产。
5、结束语
对以上井田水文地质特征及充水因素分析，在未来矿井开采过程中，水文地质条件将发生一定的变化，所以在矿井建设、生产过程中，应加强水文地质方面资料的收集、观测，分析、归纳矿井水文地质条件变化的规律，保障矿井生产安全。
【关键词】水文地质条件；许家坊矿区；含水层；地下条件分析
1、井田水文地质条件
许家坊矿区内主体构造为向西煤层+100m以上，已处在水位以上，形成透水边界，主要充水为地表水、及煤层顶板砂岩水。中西部煤层在+100m水平以下，承压水压0~4MPa，受到不同程度底板水威胁，因此煤矿井水边界条件是: 南北边界为导水补给，东部透水，西部为径流带。
1.1 地表水、地下水以及断层水。矿区内无地表水体，仅在矿区西北部有季节性溪沟，雨季流量同大气降水联系紧密。
1.2 地下水。根据水特征、岩性组合以及水力性质等因素，将矿区内各含水层（表1）、隔水层划分如下：
表1 含水层及厚度一览表
地层代号 含水层名称含 含水层厚度/m 富水性
Q 孔隙含水层 0~20 弱
T1 f 岩溶裂隙含水层 170
P3c+d 岩溶裂隙含水层 33 中
P3l 裂隙含水层 251 弱
P2m 岩溶水含水层 100 强
1.2.1散层孔隙含水层（Q）。由残积、坡积物组成，岩性主要为黄色、黄褐色粘土砂土、砂粘土及碎石土等。厚度0m~20m。主要分布在煤系地层上部的斜坡地带及冲沟附近，其特点是孔隙度大，透水性好，受降雨补给明显，为浅层孔隙含水层。由于厚度不大，富水性弱，为弱含水层。
1.2.2岩溶裂隙含水层(T1f)。此带与上覆和下伏地层间岩性都是逐渐变化的，无明显标志，一般厚170m左右。为薄层、中厚层泥灰岩，间夹薄层石灰岩，下部主要为钙质泥岩。地表常成沿地层走向伸延的侵蚀山岭地貌，地势一般较高。垂直节理裂隙较发育，大部为方解石充填，且有随深度逐渐减弱的趋势，仅浅部局部有小晶洞发育。此带以裂隙含水为主，含水性较弱水质属低矿化度的重碳酸盐钙型水。
1.2.3岩溶裂隙含水带((P3c+d)。为薄层硅质层和厚层、中厚层状燧石灰岩，一般厚33m。多位于反向陡坡中上部，极不利于地下水补给。钻孔中岩溶裂隙也普遍发育，多数呈半充填状，常见蜂窝状、海绵状溶蚀小孔，往往具有明显的水蚀痕迹，水位与上部地层有明显的变化，多数为漏水、消耗量很大。
1.2.4二叠系裂隙含水层（P3l）。出露于矿区中西部，岩性为砂质泥岩、泥质粉砂岩、煤、泥岩、石灰岩等，一般组厚251m，由细砂岩、粉砂岩、泥岩、煤层及石灰岩等组成，此带主要是细砂岩和石灰岩所含裂隙水，水力性质为承压水，但由于含水岩石单层厚度小，岩性变化大，加之补给条件不好，故富水性较弱。综上所述该层为基岩裂隙含水层，富水性弱，为弱含水层。
1.2.5二叠系中统岩溶水强含水带(P2m)。出露于区北部边界外。岩性为玄武岩，顶部为深灰色、浅灰绿色凝灰岩，厚度40m左右，含基岩裂隙水。下段约400m厚，为凝灰岩，据钻孔揭露，未发现有涌漏水现象。该组地层富水性极弱，为弱含水层。
1.3 断层水。矿区内断层较少，地面共查明有2条，未出露地表的盲小断层4条，总共6条。这些断层的存在，对本区地下水补给、排泄、流向均有一定影响，据地面调查和部分钻孔资料，为隔水断层。
2、顶板砂岩裂隙水
2.1 底板K5 石灰岩岩溶裂隙水。石灰岩距煤层28m，隔水层岩层为泥岩、砂质泥岩，砂岩为主，具有一定阻水能力，K5水位(+96m) 与K8水位(+256m)差150m，与K7水位(+161m)差30m，说明层间水力联系有差别，K5水位处于混合水位状态。
2.2 底板K4、K3、K2 石灰岩岩溶裂隙水。K4(1.69~6.33)、K3( 1.5~3.85)、K2(4.81~8.85) 沉积间距较小(30m)，水位分别为86.5m、76.4m、64.4m，水位差20m，较为接近，因此划为同一含水层组。K4、K3、K2距3#煤62~91m，按突水系数0.6预测，一般可抗3.4~5.4 MPa水压,不构成直接充水含水层。但如果层间的砂岩、细砂岩局部聚集，岩层破碎，成为垂直越流通道，可能导水。
在K5与K4之间35m层间中往往出现较多的中粗砂岩、细砾聚集体，砂岩占该段30%~60%,这一特征使下部灰岩K2-K4与上部K5之间含水层有可能发生垂直水力联系。
2.3 岩溶含水层。岩溶含水层层厚大，是区域性巨型含水层形成统一水位系统，动水量10m3/s，是最具突水淹井威胁的含水层,岩溶水一般水量在100~500m3/min，最大突水量高达2053m3/min。本区峰组O2f地层较完整。O2f厚120m底部為泥灰岩,一般水性较弱，O2f 以下普遍有厚20~60m石膏层，膏溶作用侵蚀、膨胀、溶蚀作用是形成陷落柱的重要原因。3#煤与O2相距120m，一般不会发生直接突水，只有通过陷落柱、断层的破碎带、未封闭好钻孔、垂直越流的岩性通道向矿井充水。水患应以防为主，避免发生直接充水。
2.4 地下水化学成分。地下水成分与围岩性质及水动力环境有关，二叠纪砂岩地下水成分，Na+K高，Ca+Mg低，低，石炭纪地下水成分，Na+K低，Ca+Mg高,SO42-高。
3、井田充水因素分析
3.1 充水水源。充水水源分为直接充水水源和间接充水水源。直接充水水源为龙潭组风化、构造裂隙水，间接充水水源为飞仙关组基岩裂隙水、茅口岩溶水。
3.2 充水通道。通过地质钻探资料，区内基岩节理、裂隙较发育，这些是连通含水地层与煤层的天然通道。未来煤矿的开采过程中，由于煤层大面积的开采，必将引起大量的采矿裂隙出现，这些人工裂隙将会是沟通含水地层与煤层的良好通道。
3.3 充水机理。井田煤层顶板砂泥岩裂隙充水机理是在重力作用下，沿岩石原生节理、裂隙、采动裂隙、导水断层等充水通道以滴水或淋水的形式进入巷道，煤层开采受顶板含水层影响较小。
3.4 开采条件下水文地质问题的预测。开采过程中，由于煤层大面积的开采，必将引起大量的采矿裂隙出现，这些裂隙可能会成为导致地下水改向的因素，本区隐伏断层发育，断层带力学性质较弱，较易受采动影响而发生应力变化，从而成为地下水通道。矿区内主要含煤地层为弱含水层，煤矿床开采对此段岩溶裂隙水影响较小。
4、岩溶陷落柱
本区岩溶陷落柱发育，已揭露33个，最大长轴长达354m，一般40~50m，密布在向斜轴附近800m范围内，岩溶陷落柱分布与密度受岩深控制,与构造、地下水动力条件、岩性密切有关，是古岩溶对上覆煤系地层后期重力崩落的产物，是突出的良好通道，是承压开采防治突水的关键。通过研究分析其成因特点，建立适合本区的地质模型，了解与构造、地下水动力条件、围岩性质的关系，科学预测预报，并采取切实可行的技术防范措施，有效防治承压水突出，实现承压开采矿井的安全生产。
5、结束语
对以上井田水文地质特征及充水因素分析，在未来矿井开采过程中，水文地质条件将发生一定的变化，所以在矿井建设、生产过程中，应加强水文地质方面资料的收集、观测，分析、归纳矿井水文地质条件变化的规律，保障矿井生产安全。