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摘要：开滦煤矿建井以来，下部煤层开采受地下水的威胁。本文通过对水文地质条件的分 析，揭示矿井充水的可能性，进一步分析构造对地下水的控制作用。
关键词：水文地质条件;充水水源;导水通道
一、概括
西场矿业分公司位于河北省唐山市丰润区境内，北靠燕山，南望渤海，与京津城市相连，处于环渤海经济开发区腹地。井田面积40.5km2。开采煤层多，水文地质条件较复杂。地层分布为中石炭统唐山组，上石炭统开平组、赵各庄组，下二叠统的大苗庄组、唐家庄组。主采煤层为5、7、8、9、11、12-1、12-2、12下、14煤层，其厚度分别为1.1m、1.15m、3.53m、4.10m、2.18m、2.23m、2.52m、1.13m、1.76m。此矿井采用立井多水平阶段石门开拓，划分四个水平，分别为-500m水平、-690m水平、-950 m水平和-1200m水平。矿区最大向斜为开平向斜，延展长度达60km，长宽比约5：1，向斜总面积约800km2。
二、充水水源
（一）大气降水、地表水、潜水
大气降水、地表水均是井田内地下水的主要补给来源，它们分别通过基岩裸露区及风化带渗入补给，通过顺层径流，但在此地区受地形及基岩裂隙发育程度的控制，补给量有限。次煤田存在三个隔水层及地表河流少的原因，因此大气降水、地表水和潜水对矿井涌水量影响甚小。
（二）含水层水
井田内的三大含水系统—第四系冲积层孔隙承压含水层、石炭-二叠系砂岩裂隙承压含水层和中奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水层，有以下特征：
（1）第四系冲积层孔隙承压含水层水
第四系冲积层覆盖于含煤地层之上，全区分布，不整合于古生代地层之上，北薄南厚，较均匀地渐变，车54和车60孔一线以北为厚度小于180m的宽缓平台，向南一般以每公里50～60m的幅度增厚，到南缘厚度达到650m。第四系全为松散沉积物，此孔隙含水层水量充沛，含水性强，但变化较大。单位涌水量0.275～2.258L/ s·m，渗透系数0.371～4.846m/d，水温12～18.5℃，富水性强，水量充沛，为煤系含水层的间接补给水源，但如有构造导通，则该含水层也有可能成为矿井涌水的直接水源，
（2）石炭-二叠系砂岩裂隙承压含水层
石炭-二叠系煤系含水层伏于新生界松散层之下。泥岩中所夹的砂岩，为本组裂隙的赋水层。沉积稳定富水性弱，地下水径流缓慢，不易流动。因为是隔水层（泥岩）含水层（砂岩）交替产出，所以含水层厚度薄，无构造沟通时，各含水层无水力联系。以水源为背景，按水位（头）、水化、水温的连续与差异以及钻孔抽水流场反映，可将本区含煤地层划分为四组十段。其中5煤顶100m为强含水层，单位涌水量以及渗透系数相对较大，对5煤以下8、9等主采煤层的开采存在安全隐患。
（3）奥陶系灰岩含水层
奥陶系灰岩含水层不整合于含煤地层之下。本区有十二个钻孔揭露此层，除车43、车59两孔揭露较厚（73.26m和97.38m），一般揭露厚度多小于10m，但推测其厚度大于400m。灰岩含水层岩溶比较发育，多以溶孔为主，连通性比较好，所以富水性较强。单位涌水量为0.799～1.794 L/ s·m，渗透系数3.405～10.385m/d。本层含水性强，对供水是一良好层位，但对矿井深部的安全采掘威胁甚大。
（三）老空水
西场矿在建井、水平延伸、新区域施工及最上方煤层回采中，充水水源主要为含水层水，而在下方煤层回采中，老空水就成为了主要充水水源。本矿井在生产过程中，由于工作面的布置、顶底板的岩性特征及涌水等因素，在采空区或废巷，有可能存在不同形式的积水。一旦施工工程接近、揭露或冒落帶导通这些积水，便可涌入井巷，发生老空区突水事故。而且老空水是长期积存起来的，多为酸性水，有较强的腐蚀性，对矿山设备危害甚大。
三、充水通道
通过十几年的生产实践，西场井田范围内充水通道主要有以下三种方式：
（一）直接揭露含水层
根据开采煤层与含水层的关系，可分为直接充水水源和间接充水水源。从目前矿井的开采区域看，直接充水水源为A0～A、A～5煤顶、12煤～14煤含水层组。
（二）断裂带导水
本井田构造发育。通过建井及生产阶段来看，大部分断层未与含水层导通或不导水，然而有些断层天然条件下是隔水的，但是当开采矿层时，采场内的断层会由于开采造成的矿山压力的变化而“活化”，从而引发突水。如建井初期，-230m水平北二顶板绕道利用管棚技术顺利通过F2（落差35m）断层组，一年半后发生了迟到突水，最大涌水量3.0m3/min，并伴随有大量的黄泥、卵砾石等物，判断为导通冲积层水。
（三）采矿造成的裂隙通道
巷道掘进和工作面回采时，都会对原有围岩产生影响，当产生的裂隙导通含水层或其他水源时，这些水也会顺采动裂隙进入矿井。如2011年11月18日13时30分，2089采面28至35组架间滴淋水，水量为0.2m3/min，出水形式由滴淋水逐渐变成淋水，出水面积逐步向上、下出口方向发展。16时，采面1至82组架间普遍淋水，后淋水范围由82组向下缩小，采面水量开始逐渐减少， 23时，采面淋水范围为66至下出口，采面水量为1.0m3/min，下运老空水量为0.6m3/min，工作面总水量为1.6m3/min。水呈乳白色，且无异味。截止2011年11月29日，2089下采面内已无水，下运老空水量为0.4m3/min。经分析为工作面回采垮落后，裂隙导通煤5顶板含水层所致。
四、充水量状况
在建井初期，随着巷道开拓工程不断揭露各含水层，矿井涌水量逐年增加。之后由于矿井含水层本身的自然衰减及本矿注浆堵水工作的开展（如：水仓、轨道中石门、201废巷明水注浆堵水等），涌水量逐渐减少，有下降的趋势。虽然2002年之后又呈现上升的趋势，但2007年之后涌水量明显下降，目前涌水量基本维持在33.0m3/min左右。
五、结语
开平煤田为东北向大型复合式含煤向斜构造。随着回采工作的不断进行，再加上矿区地质条件复杂、隐蔽、不确定性，使得矿井受含水层突水的威胁日趋严重。本文通过对开滦井田水文地质条件分析，有助于其他井田参考，以便更好做好井田防治水工作。
参考文献：
[1]汪智强.新疆和什托洛盖煤田玛纳斯湖北水文地质条件分析[J].地下水，2020，42（03）：54-55.
[2]赵军学.对煤田地质勘查中水文地质问题的研究[J].内蒙古煤炭经济，2019（20）：230.
[3]吕东亮，李松营，张春光，杨培，张万鹏.新安煤田区域水文地质条件时空差异[J].中国煤炭地质，2017，29（11）：35-40.
[4]张洪杰.开滦西场矿井水文地质类型划分[D].河南理工大学.2019.
作者简介：
张洪杰（1997-）男，汉族，单位：成都理工大学地球科学学院，籍贯：河南开封，在读研究生，地质工程专业。
关键词：水文地质条件;充水水源;导水通道
一、概括
西场矿业分公司位于河北省唐山市丰润区境内，北靠燕山，南望渤海，与京津城市相连，处于环渤海经济开发区腹地。井田面积40.5km2。开采煤层多，水文地质条件较复杂。地层分布为中石炭统唐山组，上石炭统开平组、赵各庄组，下二叠统的大苗庄组、唐家庄组。主采煤层为5、7、8、9、11、12-1、12-2、12下、14煤层，其厚度分别为1.1m、1.15m、3.53m、4.10m、2.18m、2.23m、2.52m、1.13m、1.76m。此矿井采用立井多水平阶段石门开拓，划分四个水平，分别为-500m水平、-690m水平、-950 m水平和-1200m水平。矿区最大向斜为开平向斜，延展长度达60km，长宽比约5：1，向斜总面积约800km2。
二、充水水源
（一）大气降水、地表水、潜水
大气降水、地表水均是井田内地下水的主要补给来源，它们分别通过基岩裸露区及风化带渗入补给，通过顺层径流，但在此地区受地形及基岩裂隙发育程度的控制，补给量有限。次煤田存在三个隔水层及地表河流少的原因，因此大气降水、地表水和潜水对矿井涌水量影响甚小。
（二）含水层水
井田内的三大含水系统—第四系冲积层孔隙承压含水层、石炭-二叠系砂岩裂隙承压含水层和中奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水层，有以下特征：
（1）第四系冲积层孔隙承压含水层水
第四系冲积层覆盖于含煤地层之上，全区分布，不整合于古生代地层之上，北薄南厚，较均匀地渐变，车54和车60孔一线以北为厚度小于180m的宽缓平台，向南一般以每公里50～60m的幅度增厚，到南缘厚度达到650m。第四系全为松散沉积物，此孔隙含水层水量充沛，含水性强，但变化较大。单位涌水量0.275～2.258L/ s·m，渗透系数0.371～4.846m/d，水温12～18.5℃，富水性强，水量充沛，为煤系含水层的间接补给水源，但如有构造导通，则该含水层也有可能成为矿井涌水的直接水源，
（2）石炭-二叠系砂岩裂隙承压含水层
石炭-二叠系煤系含水层伏于新生界松散层之下。泥岩中所夹的砂岩，为本组裂隙的赋水层。沉积稳定富水性弱，地下水径流缓慢，不易流动。因为是隔水层（泥岩）含水层（砂岩）交替产出，所以含水层厚度薄，无构造沟通时，各含水层无水力联系。以水源为背景，按水位（头）、水化、水温的连续与差异以及钻孔抽水流场反映，可将本区含煤地层划分为四组十段。其中5煤顶100m为强含水层，单位涌水量以及渗透系数相对较大，对5煤以下8、9等主采煤层的开采存在安全隐患。
（3）奥陶系灰岩含水层
奥陶系灰岩含水层不整合于含煤地层之下。本区有十二个钻孔揭露此层，除车43、车59两孔揭露较厚（73.26m和97.38m），一般揭露厚度多小于10m，但推测其厚度大于400m。灰岩含水层岩溶比较发育，多以溶孔为主，连通性比较好，所以富水性较强。单位涌水量为0.799～1.794 L/ s·m，渗透系数3.405～10.385m/d。本层含水性强，对供水是一良好层位，但对矿井深部的安全采掘威胁甚大。
（三）老空水
西场矿在建井、水平延伸、新区域施工及最上方煤层回采中，充水水源主要为含水层水，而在下方煤层回采中，老空水就成为了主要充水水源。本矿井在生产过程中，由于工作面的布置、顶底板的岩性特征及涌水等因素，在采空区或废巷，有可能存在不同形式的积水。一旦施工工程接近、揭露或冒落帶导通这些积水，便可涌入井巷，发生老空区突水事故。而且老空水是长期积存起来的，多为酸性水，有较强的腐蚀性，对矿山设备危害甚大。
三、充水通道
通过十几年的生产实践，西场井田范围内充水通道主要有以下三种方式：
（一）直接揭露含水层
根据开采煤层与含水层的关系，可分为直接充水水源和间接充水水源。从目前矿井的开采区域看，直接充水水源为A0～A、A～5煤顶、12煤～14煤含水层组。
（二）断裂带导水
本井田构造发育。通过建井及生产阶段来看，大部分断层未与含水层导通或不导水，然而有些断层天然条件下是隔水的，但是当开采矿层时，采场内的断层会由于开采造成的矿山压力的变化而“活化”，从而引发突水。如建井初期，-230m水平北二顶板绕道利用管棚技术顺利通过F2（落差35m）断层组，一年半后发生了迟到突水，最大涌水量3.0m3/min，并伴随有大量的黄泥、卵砾石等物，判断为导通冲积层水。
（三）采矿造成的裂隙通道
巷道掘进和工作面回采时，都会对原有围岩产生影响，当产生的裂隙导通含水层或其他水源时，这些水也会顺采动裂隙进入矿井。如2011年11月18日13时30分，2089采面28至35组架间滴淋水，水量为0.2m3/min，出水形式由滴淋水逐渐变成淋水，出水面积逐步向上、下出口方向发展。16时，采面1至82组架间普遍淋水，后淋水范围由82组向下缩小，采面水量开始逐渐减少， 23时，采面淋水范围为66至下出口，采面水量为1.0m3/min，下运老空水量为0.6m3/min，工作面总水量为1.6m3/min。水呈乳白色，且无异味。截止2011年11月29日，2089下采面内已无水，下运老空水量为0.4m3/min。经分析为工作面回采垮落后，裂隙导通煤5顶板含水层所致。
四、充水量状况
在建井初期，随着巷道开拓工程不断揭露各含水层，矿井涌水量逐年增加。之后由于矿井含水层本身的自然衰减及本矿注浆堵水工作的开展（如：水仓、轨道中石门、201废巷明水注浆堵水等），涌水量逐渐减少，有下降的趋势。虽然2002年之后又呈现上升的趋势，但2007年之后涌水量明显下降，目前涌水量基本维持在33.0m3/min左右。
五、结语
开平煤田为东北向大型复合式含煤向斜构造。随着回采工作的不断进行，再加上矿区地质条件复杂、隐蔽、不确定性，使得矿井受含水层突水的威胁日趋严重。本文通过对开滦井田水文地质条件分析，有助于其他井田参考，以便更好做好井田防治水工作。
参考文献：
[1]汪智强.新疆和什托洛盖煤田玛纳斯湖北水文地质条件分析[J].地下水，2020，42（03）：54-55.
[2]赵军学.对煤田地质勘查中水文地质问题的研究[J].内蒙古煤炭经济，2019（20）：230.
[3]吕东亮，李松营，张春光，杨培，张万鹏.新安煤田区域水文地质条件时空差异[J].中国煤炭地质，2017，29（11）：35-40.
[4]张洪杰.开滦西场矿井水文地质类型划分[D].河南理工大学.2019.
作者简介：
张洪杰（1997-）男，汉族，单位：成都理工大学地球科学学院，籍贯：河南开封，在读研究生，地质工程专业。