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摘要：为保证在薄基岩条件下，防止第四系底部砂砾含水层造成突水事故的发生，安全合理的开采煤层，对兴源矿水文地质条件进行分析；并提出相应的防治措施，确保矿井的安全生产。
关键词：薄基岩； 砂砾含水层；防治水；兴源矿
中图分类号：TD823.251 文献标识码：
1 引言
开滦（集团）蔚州矿业有限责任公司兴源矿原隶属河北省张家口市老虎头煤矿，于1998年5月建井，2003年10月建成投产。设计生产能力为21万t/a，2009年核定生产能力30万t/a。，矿井可采煤层为1#、5#、6#煤层。 2004年12月30日老虎头煤矿整体并入开滦（集团）蔚州矿业有限责任公司。该矿2010年经河北工程大学评定，确定水文地质类型为中等型。矿井主要充水水源为6号煤层顶部砂砾含水层，特别是该煤层四采区东南部薄基岩区域，在开采过程中第四系砂砾含水层的影响更大。
2 矿井水文地质条件分析
6号煤层位于5号煤层之上19.74～32.80m，平均24.73m。6煤基本覆盖整个井田，厚度1.00～3.65m，平均为2.60m。局部（415、13-5等孔附近）受辉绿岩侵入影响，厚度变薄。在井田南部多数钻孔见煤层中部含1层厚度0.25～0.78m的泥岩夹矸，为结构简单的薄——中厚煤层。煤层顶板岩性为泥岩、粉砂质泥岩，局部为辉绿岩，底板岩性为粉砂岩及泥岩。在井田范围内6煤以上基岩厚度整体上呈北厚南薄，而井田范围内第四系冲积层厚度则是北薄南厚，目前兴源矿四采区6402工作面所采6号其上基岩厚度比较薄，而其以上第四系冲积层砂砾石含水层确比较厚，因此具有第四系冲积层砂砾石含水层突水的潜在危险。
根据钻孔及井筒开凿资料，第四系砂砾石含水层可分为上、中、下三段，上、中段含水层与下段含水层之间均含有厚度19.90～61.58m不等的粘土、亚粘土及亚砂土隔水层。因此，对6煤层开采影响最大的是下部含水层，该含水层厚度0.00～15.00m，岩性为粗砂、砾石及砾卵石，砾卵石层多为泥包砾，观14-1孔钻孔抽水试验单位涌水量0.222L/ s.m，渗透系数为3.38m/d，水位标高1035.535m。水质类型为HCO3—Na—Ca型，矿化度小于0.5g/L。该含水层富水性弱—中等。矿井西北至东南第四系底部砂砾石含水层大面积与基岩接触，隔水性能不好。
从分析可知，矿井东南部6煤层顶板距砂砾石含水层距离较小，在开采过程中主要受砂砾石含水层的影响。
3 矿井防治水措施
3.1 建立专门的防治水队伍
根据《煤矿防治水规定》第五条要求，矿井建立了专门的探放水作业队伍，配齐专用的探放水设备：取得探放水特种作业资格证人员10名，配备探水钻机三台（ZLJ-350钻机两台，ZLJ-650钻机一台）及各种配件。
3.2 严格执行水害隐患和水情水害预测预报制度
坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，采取针对性的防治水措施防治、治理水害。严格执行水害隐患排查和水情水害预测预报制度。专业技术人员应根据采掘开作业计划，对可能存在薄基岩区域的工作面进行临时性的水害预测预报工作，并提出有针对性的建议。
3.3利用钻探探明生产工作面基岩厚度
为准确掌握6402工作面区域上覆基岩厚度，矿井在该工作面自东向西施工了四个探测孔，钻孔倾角40°：T1钻孔56米（垂高36m）处揭露第四系底部含水层；T2钻孔64.4米（垂高为41.36m）处揭露第四系底部含水层；T3钻孔方65米（垂高41.78m）處揭露第四系底部含水层；T4钻孔75米（垂高48.2m）处揭露第四系底部含水层。钻孔单孔最大涌水量达到21.79 m3/h，水压0.8MPa。
通过对上述实际钻探资料进行分析得知6402工作面基岩厚度呈自东向西逐步增厚的趋势，而第四系底部砂砾岩含水层厚度却与之相反。即随着工作面推采长度的增加，工作面受其上部第四系含水层威胁越小。
工作面上覆基岩厚度的探测为安全回采提供准确数据支持。
3.4 分度区段、分采高安全回采
若6402工作面按支架最大可采高度进行推采其导水裂隙带发育高度将达到第四系含水层位置，使冲积层水溃入井下，造成淹井、淹面的重大水害事故。导水裂隙带的发育高度与煤层开采厚度有直接的关系，因此，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》和《煤田地质勘查规范》中“导水裂隙带高度计算公式”对不同采高下薄基岩防水煤柱厚度进行计算，并选取最大值作为矿井分段回采的依据。
在上述薄基岩防水煤柱计算基础上制定了6402分段采高及走向长度控制方案：（1） 自切眼向停采线方向基岩厚51.5m范围内回采高度控制在1.8m以内；（2） 基岩高度58m范围内回采高度控制在2m以内；（3） 基岩高度64m范围内回采高度控制在2.5m以内。
3.5 完善工作面排水系统
地测部门根据钻探涌水量对工作面正常涌水量、最大涌水量进行了预计，并编制专门的排水设计，包括水泵、管路、水窝、电源、排水路线以及随工作面推进排水系统移动方式等。施工单位必须落实到位，制定安全措施，明确排水管理责任，并附工作面排水系统图，保证工作面具备较强的防灾抗灾能力。
4 结语
针对6402工作面上覆冲积层水富水性较强、基岩厚度薄等特点，在分析了兴源矿的水文地质条件下，提出了有针对性的防治水措施，保证了工作面的安全顺利推采。为矿井安全开采和人民的生命财产安全，提供了可靠的保障，并为其它工作面防治水患提供了借鉴的经验。
参考文献
[1] 李佩全.厚松散层薄基岩综采面覆岩破坏高度发育规律 [J]. 煤炭科学技术，2012. 40：35-37.
[2] 郑保川， 黄冲霄. 煤层底板含水层注浆在防治水中的应用[J]. 中州煤炭， 2005， （138）：56-57.
[3] 张瑞玺， 阎海珠. 单候井田薄底板奥灰突水条件分析及防治对策[J]. 煤炭科学技术， 2008， 36（6）：42-46.
[4] 王成彦. 底板奥灰水的防治方法[J]. 煤矿开采， 2005， 10（2）：65-67.
关键词：薄基岩； 砂砾含水层；防治水；兴源矿
中图分类号：TD823.251 文献标识码：
1 引言
开滦（集团）蔚州矿业有限责任公司兴源矿原隶属河北省张家口市老虎头煤矿，于1998年5月建井，2003年10月建成投产。设计生产能力为21万t/a，2009年核定生产能力30万t/a。，矿井可采煤层为1#、5#、6#煤层。 2004年12月30日老虎头煤矿整体并入开滦（集团）蔚州矿业有限责任公司。该矿2010年经河北工程大学评定，确定水文地质类型为中等型。矿井主要充水水源为6号煤层顶部砂砾含水层，特别是该煤层四采区东南部薄基岩区域，在开采过程中第四系砂砾含水层的影响更大。
2 矿井水文地质条件分析
6号煤层位于5号煤层之上19.74～32.80m，平均24.73m。6煤基本覆盖整个井田，厚度1.00～3.65m，平均为2.60m。局部（415、13-5等孔附近）受辉绿岩侵入影响，厚度变薄。在井田南部多数钻孔见煤层中部含1层厚度0.25～0.78m的泥岩夹矸，为结构简单的薄——中厚煤层。煤层顶板岩性为泥岩、粉砂质泥岩，局部为辉绿岩，底板岩性为粉砂岩及泥岩。在井田范围内6煤以上基岩厚度整体上呈北厚南薄，而井田范围内第四系冲积层厚度则是北薄南厚，目前兴源矿四采区6402工作面所采6号其上基岩厚度比较薄，而其以上第四系冲积层砂砾石含水层确比较厚，因此具有第四系冲积层砂砾石含水层突水的潜在危险。
根据钻孔及井筒开凿资料，第四系砂砾石含水层可分为上、中、下三段，上、中段含水层与下段含水层之间均含有厚度19.90～61.58m不等的粘土、亚粘土及亚砂土隔水层。因此，对6煤层开采影响最大的是下部含水层，该含水层厚度0.00～15.00m，岩性为粗砂、砾石及砾卵石，砾卵石层多为泥包砾，观14-1孔钻孔抽水试验单位涌水量0.222L/ s.m，渗透系数为3.38m/d，水位标高1035.535m。水质类型为HCO3—Na—Ca型，矿化度小于0.5g/L。该含水层富水性弱—中等。矿井西北至东南第四系底部砂砾石含水层大面积与基岩接触，隔水性能不好。
从分析可知，矿井东南部6煤层顶板距砂砾石含水层距离较小，在开采过程中主要受砂砾石含水层的影响。
3 矿井防治水措施
3.1 建立专门的防治水队伍
根据《煤矿防治水规定》第五条要求，矿井建立了专门的探放水作业队伍，配齐专用的探放水设备：取得探放水特种作业资格证人员10名，配备探水钻机三台（ZLJ-350钻机两台，ZLJ-650钻机一台）及各种配件。
3.2 严格执行水害隐患和水情水害预测预报制度
坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，采取针对性的防治水措施防治、治理水害。严格执行水害隐患排查和水情水害预测预报制度。专业技术人员应根据采掘开作业计划，对可能存在薄基岩区域的工作面进行临时性的水害预测预报工作，并提出有针对性的建议。
3.3利用钻探探明生产工作面基岩厚度
为准确掌握6402工作面区域上覆基岩厚度，矿井在该工作面自东向西施工了四个探测孔，钻孔倾角40°：T1钻孔56米（垂高36m）处揭露第四系底部含水层；T2钻孔64.4米（垂高为41.36m）处揭露第四系底部含水层；T3钻孔方65米（垂高41.78m）處揭露第四系底部含水层；T4钻孔75米（垂高48.2m）处揭露第四系底部含水层。钻孔单孔最大涌水量达到21.79 m3/h，水压0.8MPa。
通过对上述实际钻探资料进行分析得知6402工作面基岩厚度呈自东向西逐步增厚的趋势，而第四系底部砂砾岩含水层厚度却与之相反。即随着工作面推采长度的增加，工作面受其上部第四系含水层威胁越小。
工作面上覆基岩厚度的探测为安全回采提供准确数据支持。
3.4 分度区段、分采高安全回采
若6402工作面按支架最大可采高度进行推采其导水裂隙带发育高度将达到第四系含水层位置，使冲积层水溃入井下，造成淹井、淹面的重大水害事故。导水裂隙带的发育高度与煤层开采厚度有直接的关系，因此，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》和《煤田地质勘查规范》中“导水裂隙带高度计算公式”对不同采高下薄基岩防水煤柱厚度进行计算，并选取最大值作为矿井分段回采的依据。
在上述薄基岩防水煤柱计算基础上制定了6402分段采高及走向长度控制方案：（1） 自切眼向停采线方向基岩厚51.5m范围内回采高度控制在1.8m以内；（2） 基岩高度58m范围内回采高度控制在2m以内；（3） 基岩高度64m范围内回采高度控制在2.5m以内。
3.5 完善工作面排水系统
地测部门根据钻探涌水量对工作面正常涌水量、最大涌水量进行了预计，并编制专门的排水设计，包括水泵、管路、水窝、电源、排水路线以及随工作面推进排水系统移动方式等。施工单位必须落实到位，制定安全措施，明确排水管理责任，并附工作面排水系统图，保证工作面具备较强的防灾抗灾能力。
4 结语
针对6402工作面上覆冲积层水富水性较强、基岩厚度薄等特点，在分析了兴源矿的水文地质条件下，提出了有针对性的防治水措施，保证了工作面的安全顺利推采。为矿井安全开采和人民的生命财产安全，提供了可靠的保障，并为其它工作面防治水患提供了借鉴的经验。
参考文献
[1] 李佩全.厚松散层薄基岩综采面覆岩破坏高度发育规律 [J]. 煤炭科学技术，2012. 40：35-37.
[2] 郑保川， 黄冲霄. 煤层底板含水层注浆在防治水中的应用[J]. 中州煤炭， 2005， （138）：56-57.
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[4] 王成彦. 底板奥灰水的防治方法[J]. 煤矿开采， 2005， 10（2）：65-67.