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摘 要：张沟井田位于郑州矿区东部，矿床处于南北的王口断层、张沟断层的上升盘，形成一个地垒构造，与煤层接触的对盘地层是二叠系砂泥岩地层，具有隔水性质，使断层带也具有一定的隔水性，因此本矿床是一个两侧被阻水断层分隔的半封闭式矿床，水文地质条件中等，但随着开采深度不断增加各种水害逐渐显现，因此矿井水害防治工作任重而道远。
关键词：水文地质条件 张沟煤矿 水害防治
【分类号】：TD327.3
0前言
张沟矿井位于荥巩煤田三李勘查区南部，距郑州市西南20km，东距郑密路8km，行政区划隶属新郑市.开采二叠系下统山西组下部二1煤层.
1地质概况
1.1构造
本区位于荥巩背斜东部转折倾伏端其构造形式受区域构造影响，地层整体表现为单斜构造，地层走向北东，倾向130°，倾角4-12°左右，断层以正断层为主，主要发育王口断层、张沟断层、张沟支断层，在实际生产中揭露情况显示，井田范围内次生构造比较发育伴随小型褶曲，在采掘中揭露小型断层较多，多为西北-东南走向，采区巷道布置受断层影响比较明显，同时煤层赋存不稳定，矿井地质构造复杂程度属中等.（详见图1-1）
1.2地层
本矿区据钻孔揭露地层自下而上有：奥陶系中统马家沟组（O2m）、石炭系中统本溪组（C2b）、上统太原组（C2t）、二叠系下统山西组（P1s）下石盒子组（P1x）第三系（R）及第四系（Q）.
1.3煤层
本区含煤地层包括石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组，共含煤9层，其中太原组含煤7层（一1～一7），山西组含煤两层（二1、二2），下石盒子组不含煤，除太原组底部的一1煤和山西组下部的二1煤层平均厚度达到可采外，其它煤层皆属不可采煤层.可采煤层总厚度平均为4.89米，含煤系数为1.36%.（详见表1-2）
2水文地质条件
2.1区域水文地质条件
张沟煤矿位于荥密大背斜北翼东段倾伏端，荥巩煤田和新密煤田东端交接部位，区域地势总体为南高北低，西高东低，西部背斜核部为嵩山及其向东的余脉，地势较高，北、南、东三面为第四系冲洪积谷地，地形切割强烈，冲沟发育。西部的五指岭断层、荥密背斜轴，东部为王口断层以及北部的郭小砦断层。荥密背斜轴西部仰起端碳酸盐岩出露，岩溶发育，属地下水的补给区和入渗露场，直接受大气降雨补给，大气降雨转化为地下水后，沿着地层倾向、背斜轴倾伏方向及断裂带走向大致由西向东运移，在径流排泄中遇阻水构造时，常以泉的形式溢出地表补给地表水.
2.2井田水文地质条件
本井田主要含水层奥陶系马家沟组石灰岩含水层、石炭系上统太原组灰岩含水层、二1煤层顶板砂岩含水层、下石盒子组砂岩含水层、第三系泥灰岩含水层、第四系冲积层含水层，对矿井开采影响较大的含水层有O2含水层、石炭系上统下部L1～4灰岩含水层、石炭系上统上部L7～8灰岩含水层、二1煤层顶板砂岩含水层、第三系泥灰岩含水层五个含水层，现自下而上分别予以叙述：
2.2.1奥陶系马家沟组石灰岩含水层
本含水层属承压含水层，全区分布，厚度较大，水源丰富，含水性强，但极不均衡.本含水层距一1煤13.68m，为一1煤底板直接充水含水层，距二1煤层约116m，距离煤层较远，为二1煤层的底芭间接冲水含水层，多通过间接方式补给矿井，在断层附近，特别是开采上盘煤层煤接近断层时，因煤层与奥灰之间的间距减小，甚至与煤层直接接触，将直接或通过断层裂隙向矿井充水，根据井下观2（O2m）长观孔观测目前O2水位为+51m，该孔终孔时涌水量为5m3/h， 反映含水层富水性较差，且井田内5-2、4-7两个钻孔分别揭露本组层厚28.14m和37.55m，岩性描述中没有提到发生过露水现象，仅5-2孔发育有填充方解石脉 的裂隙，反映本含水层富水性一般.
2.2.2石炭系上统下部L1～4灰岩含水层
L1-4灰岩含水层呈深灰色，厚层状，层位稳定，属灰岩承压水，主要由L1、L2、L3、L4灰岩组成，其中L1灰岩稳定，平均厚10.77m，裂隙溶洞较为发育，富水性强，与下部奥陶系灰岩含水层有密切的水力联系。含水层上距二1煤层平均间距约65m左右，是二1煤层底板间接充水含水层。其中三李煤矿在打主井检查孔L1-3灰岩钻进时多次发生掉钻，冲洗液全漏，堵漏无效。后对该含水层进行抽水试验，水位标高+55.25m，单位涌水量q=5.54L/s·m，渗透系数K=57.57m/d，显示本层具有较强的富水性，但本矿无大的构造导通，该含水层对开采二1煤层浅部不会造成大的影响，但在深部开采时则有可能通过大的断裂构造及其它隐伏构造向矿井突水.
2.2.3石炭系上统上部L7-8灰岩含水层
该含水层由L7、L8灰岩组成，平均厚度14.74m，为二1煤层底板直接充水含水层，距二1煤层约25m。据补3孔单孔抽水试验资料（2007年进行），含水层水位标高+37.09m，单位涌水量q=0.051L/s·m，渗透系数K=0.6323m/d，受构造影响，该含水层岩溶裂隙发育不均衡，不同构造部位富水性差异很大，为一含水性不均匀的承压含水层，在大的断裂构造带或断裂构造密集区域开采时该含水层富水性较强，可能向矿井充水.
2.2.4二1煤层顶板砂岩含水层
二1煤层顶板60m范围内2～4层厚度不一的灰白色及灰色中细粒、中粗粒砂岩组成，砂岩中间为泥岩、砂质泥岩所隔，是煤层顶板直接充水含水层。据附近7-2孔单孔抽水试验资料（1968年进行），静水位标高+177.25m，单位涌水量q=0.0135L/s·m，渗透系数K=0.01119m/d，副井1990年落底后沿+20水平向西送巷时曾发生本含水层向矿井充水的事故，当时涌水量并不大，计算单位涌水量为0.1516～0.1152L/s·m，因新建矿井尚不具备持续排水能力导致淹井。 2.2.5第三系泥灰岩含水层
本含水层属岩溶承压含水层，角度不整合于下伏煤系地层之上，含水层底板深度65.50～117.60m，标高+173.57～+125.09m，平均厚度约90m，全区分布，赋存稳定。本层区域有露头发育，直接接受大气降雨补给，含水性较强，但富水性极不均一，当回采冒落后形成的冒落破裂（碎）带与之沟通时，泥灰岩岩溶裂隙水即可直接向矿井充水。特别是在二1煤层隐伏露头线一带，泥灰岩含水层直接覆于煤层之上，成为二1煤层顶板的直接充水水源，对浅部煤层开采造成直接影响。位于张沟煤矿西北部的二七煤业梨园河煤矿及振兴煤矿在生产中发生的四次突水，其中三次充水水源为第三系泥灰岩岩溶裂隙水，充分说明了第三系泥灰岩具有较强的富水性，在一定条件下可以成为矿区的主要充水水源。
因张沟矿泥灰岩底界面标高比之二七煤业井田要高，加上近年周围小煤矿及农村水井对本含水层的不断抽排疏放，其水位已降至很低水平，局部地段已干涸。二七煤业三李矿主井检查孔在该层通过时，发生多次漏水现象，直到见基岩（标高+60m）一直没有观测到水位。说明本含水层现在水位低于+60m，张沟煤矿泥灰岩底板标高+173.57～+125.09m，远高于+60m，说明本矿泥灰岩赋水性差，仅有少量无压水沿基岩面自西向东径流，在井筒、露头等处以潜水的形式向矿井充水，但水量很小，如斜风井出水量仅2.0m3/h。
3井田水文地质条件评价及防范措施
断层为矿区内主要涌水通道。本矿南部王口断层为北升南降正断层。王口断层使区内煤层与对盘底板灰岩间距增大，具有明显的阻水性质，但因断层本身具有的张性特征，其断层带不但厚度较大，且裂隙发育，影响范围较大，在顶板砂岩中形成了一个富、导水性都较强的水体，采动后可向矿井充水，而L7～8灰岩水为二1煤层底板直接充水含水层，由于与二1煤层底板之间有较厚的相对隔水层存在，且其水头压力小，富水性较弱，静储量有限，在上述附近采掘时应采用物探查明富水情况，结合钻探疏水降压，把含水层水头压力降低，保证掘进、回采安全。而L1-3、O2m灰岩岩溶裂隙承压含水层之间具有极强的水力联系，两个含水层在井田范围内可以认为是同一个含水体。奥灰水还可通过断层等导水通道与二1煤顶、底板发生水力联系，补给二1煤底板含水层从而间接向矿井充水，对矿井安全生产造成危害，因此，防治奥灰水是矿井水防治的重点。尽管本矿O2m含水层富水性较差，水压较低，但还应本着“安全第一，预防为主”的原则， 建立地下水动态观测系统， 提前做好直流电法和瞬变电磁法物探查清二1煤至奥灰水之间的水力联系及富水性地段，进行底板隔水层加固，防止突水事故发生。
4结论
本矿井受地质构造等因素制约，水文地质条件比较简单，但随着开采深度不断增加受水害影响程度也随着增大，不同开采水平受水害威胁程度差异日益显现，因此开展水害防治工作任重而道远。
关键词：水文地质条件 张沟煤矿 水害防治
【分类号】：TD327.3
0前言
张沟矿井位于荥巩煤田三李勘查区南部，距郑州市西南20km，东距郑密路8km，行政区划隶属新郑市.开采二叠系下统山西组下部二1煤层.
1地质概况
1.1构造
本区位于荥巩背斜东部转折倾伏端其构造形式受区域构造影响，地层整体表现为单斜构造，地层走向北东，倾向130°，倾角4-12°左右，断层以正断层为主，主要发育王口断层、张沟断层、张沟支断层，在实际生产中揭露情况显示，井田范围内次生构造比较发育伴随小型褶曲，在采掘中揭露小型断层较多，多为西北-东南走向，采区巷道布置受断层影响比较明显，同时煤层赋存不稳定，矿井地质构造复杂程度属中等.（详见图1-1）
1.2地层
本矿区据钻孔揭露地层自下而上有：奥陶系中统马家沟组（O2m）、石炭系中统本溪组（C2b）、上统太原组（C2t）、二叠系下统山西组（P1s）下石盒子组（P1x）第三系（R）及第四系（Q）.
1.3煤层
本区含煤地层包括石炭系上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组，共含煤9层，其中太原组含煤7层（一1～一7），山西组含煤两层（二1、二2），下石盒子组不含煤，除太原组底部的一1煤和山西组下部的二1煤层平均厚度达到可采外，其它煤层皆属不可采煤层.可采煤层总厚度平均为4.89米，含煤系数为1.36%.（详见表1-2）
2水文地质条件
2.1区域水文地质条件
张沟煤矿位于荥密大背斜北翼东段倾伏端，荥巩煤田和新密煤田东端交接部位，区域地势总体为南高北低，西高东低，西部背斜核部为嵩山及其向东的余脉，地势较高，北、南、东三面为第四系冲洪积谷地，地形切割强烈，冲沟发育。西部的五指岭断层、荥密背斜轴，东部为王口断层以及北部的郭小砦断层。荥密背斜轴西部仰起端碳酸盐岩出露，岩溶发育，属地下水的补给区和入渗露场，直接受大气降雨补给，大气降雨转化为地下水后，沿着地层倾向、背斜轴倾伏方向及断裂带走向大致由西向东运移，在径流排泄中遇阻水构造时，常以泉的形式溢出地表补给地表水.
2.2井田水文地质条件
本井田主要含水层奥陶系马家沟组石灰岩含水层、石炭系上统太原组灰岩含水层、二1煤层顶板砂岩含水层、下石盒子组砂岩含水层、第三系泥灰岩含水层、第四系冲积层含水层，对矿井开采影响较大的含水层有O2含水层、石炭系上统下部L1～4灰岩含水层、石炭系上统上部L7～8灰岩含水层、二1煤层顶板砂岩含水层、第三系泥灰岩含水层五个含水层，现自下而上分别予以叙述：
2.2.1奥陶系马家沟组石灰岩含水层
本含水层属承压含水层，全区分布，厚度较大，水源丰富，含水性强，但极不均衡.本含水层距一1煤13.68m，为一1煤底板直接充水含水层，距二1煤层约116m，距离煤层较远，为二1煤层的底芭间接冲水含水层，多通过间接方式补给矿井，在断层附近，特别是开采上盘煤层煤接近断层时，因煤层与奥灰之间的间距减小，甚至与煤层直接接触，将直接或通过断层裂隙向矿井充水，根据井下观2（O2m）长观孔观测目前O2水位为+51m，该孔终孔时涌水量为5m3/h， 反映含水层富水性较差，且井田内5-2、4-7两个钻孔分别揭露本组层厚28.14m和37.55m，岩性描述中没有提到发生过露水现象，仅5-2孔发育有填充方解石脉 的裂隙，反映本含水层富水性一般.
2.2.2石炭系上统下部L1～4灰岩含水层
L1-4灰岩含水层呈深灰色，厚层状，层位稳定，属灰岩承压水，主要由L1、L2、L3、L4灰岩组成，其中L1灰岩稳定，平均厚10.77m，裂隙溶洞较为发育，富水性强，与下部奥陶系灰岩含水层有密切的水力联系。含水层上距二1煤层平均间距约65m左右，是二1煤层底板间接充水含水层。其中三李煤矿在打主井检查孔L1-3灰岩钻进时多次发生掉钻，冲洗液全漏，堵漏无效。后对该含水层进行抽水试验，水位标高+55.25m，单位涌水量q=5.54L/s·m，渗透系数K=57.57m/d，显示本层具有较强的富水性，但本矿无大的构造导通，该含水层对开采二1煤层浅部不会造成大的影响，但在深部开采时则有可能通过大的断裂构造及其它隐伏构造向矿井突水.
2.2.3石炭系上统上部L7-8灰岩含水层
该含水层由L7、L8灰岩组成，平均厚度14.74m，为二1煤层底板直接充水含水层，距二1煤层约25m。据补3孔单孔抽水试验资料（2007年进行），含水层水位标高+37.09m，单位涌水量q=0.051L/s·m，渗透系数K=0.6323m/d，受构造影响，该含水层岩溶裂隙发育不均衡，不同构造部位富水性差异很大，为一含水性不均匀的承压含水层，在大的断裂构造带或断裂构造密集区域开采时该含水层富水性较强，可能向矿井充水.
2.2.4二1煤层顶板砂岩含水层
二1煤层顶板60m范围内2～4层厚度不一的灰白色及灰色中细粒、中粗粒砂岩组成，砂岩中间为泥岩、砂质泥岩所隔，是煤层顶板直接充水含水层。据附近7-2孔单孔抽水试验资料（1968年进行），静水位标高+177.25m，单位涌水量q=0.0135L/s·m，渗透系数K=0.01119m/d，副井1990年落底后沿+20水平向西送巷时曾发生本含水层向矿井充水的事故，当时涌水量并不大，计算单位涌水量为0.1516～0.1152L/s·m，因新建矿井尚不具备持续排水能力导致淹井。 2.2.5第三系泥灰岩含水层
本含水层属岩溶承压含水层，角度不整合于下伏煤系地层之上，含水层底板深度65.50～117.60m，标高+173.57～+125.09m，平均厚度约90m，全区分布，赋存稳定。本层区域有露头发育，直接接受大气降雨补给，含水性较强，但富水性极不均一，当回采冒落后形成的冒落破裂（碎）带与之沟通时，泥灰岩岩溶裂隙水即可直接向矿井充水。特别是在二1煤层隐伏露头线一带，泥灰岩含水层直接覆于煤层之上，成为二1煤层顶板的直接充水水源，对浅部煤层开采造成直接影响。位于张沟煤矿西北部的二七煤业梨园河煤矿及振兴煤矿在生产中发生的四次突水，其中三次充水水源为第三系泥灰岩岩溶裂隙水，充分说明了第三系泥灰岩具有较强的富水性，在一定条件下可以成为矿区的主要充水水源。
因张沟矿泥灰岩底界面标高比之二七煤业井田要高，加上近年周围小煤矿及农村水井对本含水层的不断抽排疏放，其水位已降至很低水平，局部地段已干涸。二七煤业三李矿主井检查孔在该层通过时，发生多次漏水现象，直到见基岩（标高+60m）一直没有观测到水位。说明本含水层现在水位低于+60m，张沟煤矿泥灰岩底板标高+173.57～+125.09m，远高于+60m，说明本矿泥灰岩赋水性差，仅有少量无压水沿基岩面自西向东径流，在井筒、露头等处以潜水的形式向矿井充水，但水量很小，如斜风井出水量仅2.0m3/h。
3井田水文地质条件评价及防范措施
断层为矿区内主要涌水通道。本矿南部王口断层为北升南降正断层。王口断层使区内煤层与对盘底板灰岩间距增大，具有明显的阻水性质，但因断层本身具有的张性特征，其断层带不但厚度较大，且裂隙发育，影响范围较大，在顶板砂岩中形成了一个富、导水性都较强的水体，采动后可向矿井充水，而L7～8灰岩水为二1煤层底板直接充水含水层，由于与二1煤层底板之间有较厚的相对隔水层存在，且其水头压力小，富水性较弱，静储量有限，在上述附近采掘时应采用物探查明富水情况，结合钻探疏水降压，把含水层水头压力降低，保证掘进、回采安全。而L1-3、O2m灰岩岩溶裂隙承压含水层之间具有极强的水力联系，两个含水层在井田范围内可以认为是同一个含水体。奥灰水还可通过断层等导水通道与二1煤顶、底板发生水力联系，补给二1煤底板含水层从而间接向矿井充水，对矿井安全生产造成危害，因此，防治奥灰水是矿井水防治的重点。尽管本矿O2m含水层富水性较差，水压较低，但还应本着“安全第一，预防为主”的原则， 建立地下水动态观测系统， 提前做好直流电法和瞬变电磁法物探查清二1煤至奥灰水之间的水力联系及富水性地段，进行底板隔水层加固，防止突水事故发生。
4结论
本矿井受地质构造等因素制约，水文地质条件比较简单，但随着开采深度不断增加受水害影响程度也随着增大，不同开采水平受水害威胁程度差异日益显现，因此开展水害防治工作任重而道远。