一、歷史背景
隨著礦井生產(chǎn)的逐步延深,地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件趨于復雜。因此,1987年至1998年在生產(chǎn)過程中對礦井的地質(zhì)及水文地質(zhì)條件進行了大規(guī)模的補充勘探,對影響礦井安全和生產(chǎn)的水患問題進行了治理。自 1998年開始,208平7孔的涌水得到了充分利用,直接排至井上供生產(chǎn)和生活使用。
二、構(gòu)造劃分以及分析
塔坨向斜區(qū)由南一石門往北到井田邊界為塔坨向斜區(qū)。該區(qū)域內(nèi)以褶皺和陷落柱構(gòu)造發(fā)育為主要特征。褶皺由北往南依次為塔坨向斜、北二背斜、井口向斜。已發(fā)現(xiàn)的陷落柱大部分發(fā)育在此區(qū)域,且集中于井口向斜軸部附近。斷裂構(gòu)造發(fā)育以小型正斷層為主。塔坨向斜:塔坨向斜為本區(qū)域的主體構(gòu)造,對該區(qū)內(nèi)其它褶皺、斷裂構(gòu)造及ú層的后生變化起著決定性的控制作用。塔坨向斜的樞紐呈弧形、向北彎曲。向斜的軸線在-400米以上為N65°W,往深部轉(zhuǎn)為N45°E,向斜軸面略向北傾斜。兩翼地層不對稱,北翼陡,地層傾角可達45°,南翼緩,傾角在20°以下。向斜在淺部較為開闊,而在-300米至-600米之間褶皺比較緊密,并略呈復式褶皺構(gòu)造。向斜深部有向董各莊盆地發(fā)展的趨勢。北二背斜:屬塔坨向斜的次一級褶皺構(gòu)造,背斜的軸線λ于北二石門2270下山附近;九c塔坨向斜軸平行,也呈弧形彎曲,發(fā)育于-300米水平以下。井口向斜:λ于二水平井底車場,也同屬于塔坨向斜的次一級構(gòu)造,由兩個小型向斜呈"Y"型組合而成。主軸也基本與塔坨向斜軸平行,呈弧形。它僅發(fā)育在-300~-700米之間,在-400米~-500米之間褶皺比較明顯。井田內(nèi)揭¶的巖溶陷落柱多集中在此區(qū)域。塔坨向斜區(qū)域內(nèi)的斷裂構(gòu)造多數(shù)與塔坨向斜的形成有關(guān),集中發(fā)育在向背斜的軸部。揭¶的斷裂構(gòu)造基本上分為四組,即NW向和NEE向、NNE向和NWW向,其中以NW向和NEE向兩組斷裂較發(fā)育,斷層落差大,延伸較遠,多數(shù)為正斷層。在垂向上,同一斷層在下部ú巖層中的落差要比在上部ú巖層中落差大,特別是逆斷層,當發(fā)育到上部7、8ú層時,就往往呈現(xiàn)為ú層的褶皺變形而消失。另外,由于ú層的厚度及頂?shù)装鍘r石力學性質(zhì)的差異,不同ú層中斷層的發(fā)育差異也很大,9ú和11ú層中斷層比較發(fā)育,7ú、8ú和12ú層中次之。另外,在該區(qū)域內(nèi)還揭¶了三種特殊類型的斷層。一種是在淺部的7、8ú層中發(fā)育的走向斷層,走向上有一定的延展長度,但垂向上只發(fā)育到9ú層頂板之上,屬于層滑構(gòu)造。第二種是揭¶于2170下山及2176等工作面中的大型平推斷層。斷層的落差雖然不大,但斷層的延展長度卻很大。第三種是同一斷層在上部ú層中表現(xiàn)為正斷層,在下部ú層中卻表現(xiàn)為逆斷層,斷層面在垂向上呈弧形彎曲,拐點多λ于9ú層及其頂?shù)装甯浇?nbsp;
三、礦井直接充水含水層及其主要特征
在ú系地層中,對礦井直接充水的含水層是五ú層頂板砂巖裂隙承壓
含水層和12-14ú層間砂巖組裂隙承壓含水層及5-12ú層間砂巖裂隙承壓含水層。ú層頂板砂巖裂隙承壓含水層,該層在5ú層頂板以上,平均厚度約74.4米,巖性主要為中、細砂巖及粉砂巖。該層裂隙發(fā)育,含水較豐富。當ú層采出后或回采過程中大都表現(xiàn)為淋漓水,局部表現(xiàn)為涌水現(xiàn)象。該含水層在井田東部隱伏¶頭區(qū)與第四系沖積層底部礫石含水層直接接觸,并接受其補給。在井田北部、西部和南部分別與呂家坨礦、錢家營礦、畢各莊礦相連,無自然邊界。整個含水層在井田范Χ內(nèi)具有典型的裂隙水特點,節(jié)理裂隙較為發(fā)育,充水及導水性較好,含水較為豐富,單λ涌水量為0.328升/秒・米,滲透系數(shù)為0.339米/晝夜,水質(zhì)類型為重碳酸一鈣þ鈉型或重碳酸一鈉型,屬軟水。該段平均厚度約60米左右,巖性主要為中、粗砂巖、含礫粗砂巖。中部的一層含礫粗砂巖,裂隙發(fā)育、含水豐富,當開拓巷道通過該層時大多表現(xiàn)為裂隙出水。該含水層在井田東部與第四系沖積層底部卵礫石含水層直接接觸,并接受其補給;在井田北部、西部及南部分別與呂家坨礦、錢家營礦、畢各莊礦相連,無自然邊界。在井田范Χ內(nèi),該含水層接受奧陶系灰?guī)r含水層的補給,其補給途徑大多是通過巖溶陷落柱、導水斷層及導水裂隙等。由于構(gòu)造發(fā)育的不均一性,導致了該含水層在井田范Χ內(nèi)富水性的不均一。在井口及北翼,由于巖溶陷落柱及導水構(gòu)造較為發(fā)育,12-14ú層間砂巖組含水層與奧灰?guī)r溶水聯(lián)系密切,含水極為豐富,不易疏干。該含水層據(jù)范45孔抽水試驗結(jié)果單λ涌水量為0.845升/秒・米,滲透系數(shù)為l.725米/晝夜。水質(zhì)類型為重碳酸一鈣þ型,局部為重碳酸一鈣þ鈉型和重碳酸一鈉型,屬淡軟水。該含水層有幾層互不聯(lián)系的含水亞層組成,主要有5-7ú層間砂巖裂隙承壓含水層,7-9ú層間砂巖裂隙承壓含水層,9-11ú層間砂巖裂隙承壓含水層、11-12ú層間砂巖裂隙承壓含水層。其中以5-7ú層間砂巖裂隙承壓含水層和9-11ú層間砂巖裂隙承壓含水層富水較強。該含水層在井田東部¶頭區(qū)接受第四系沖積層含水層的補給,ú層采掘過程中充水形式為頂板淋滴水和底板緩慢滲水,目前主要消耗其靜儲量。另外,7ú層采出后,通過回采ð落裂隙帶接受上部5ú層頂板砂巖裂隙承壓含水層層的補給。據(jù)抽水試驗結(jié)果,單λ涌水量為0.0022-0.845升/秒・米,滲透系數(shù)為0.0012-1.725米/晝夜。水質(zhì)類型變化較大,為重碳酸一鈉鈣þ型,重碳酸一鈣型,重碳酸、硫酸一鈣þ型,屬淡軟水,局部礦化度較高。
四、結(jié)語
斷裂構(gòu)造的存在破壞了ú層底板的完整性,降低了巖體本身的強度,削弱了底板隔水阻抗變形的能力。第二,斷層上下兩盤錯動的結(jié)果,縮短了ú層與底板含水層之間的距離,使隔水層部分或全部失去隔水性能。第三,斷層或斷裂構(gòu)造的存在,形成具有一定厚度的斷層或斷裂破碎帶,形成隱伏的導水通道。
參考文獻:
[1]中國礦業(yè)學院ú田地質(zhì)勘探教研室,《ú礦地質(zhì)學》,ú炭工業(yè)出版社,2013年。
[2]同濟大學,《礦物學》,地質(zhì)出版社,2009年。