矿井充水水源及其特征

（一）地表水

区内受气候、地质构造和地形地貌等因素影响，地表水系不甚发育，地表冲沟多为间歇性流水沟谷。主干河流为南源双洎河，自西向东贯穿整个井田，现为常年性河流，双洎河河床标高229.2～233.1m。在煤层露头区，二₁煤层位于河床下30～40m，由于流经地段下距二₁煤层露头较近，其间无稳定隔水层，故对矿井充水有一定的影响。

大平煤矿14采区上部处于隐伏露头地段，发育有南源双洎河和池塘，它们能通过第四系砾石含水层间接持续地向矿井煤层顶、底板进行充水。当开采后形成的冒落裂隙破碎带与含水层沟通时，则会构成直接充水水源。15采区上部的双洎河，由于受到小窑开采影响，河道下沉并出现裂隙，可能会造成工作面开采时矿井涌水量增加，威胁矿井安全。

（二）二₁顶板砂岩水

二₁煤层顶板砂岩含水层主要为大占砂岩和香炭砂岩，厚0～32.87m，平均厚15.75m。该含水层虽然富水性不强，地下水渗透能力较差，水循环条件不畅，但由于该含水层整体上厚度较大，在浅部地表直接裸露接受大气降水或其他地表水体的补给，在一些隐伏露头区还可接受第四系潜水含水层水的补给，地下水具有较大的静储量。而这也被矿井生产中所发生的突水事故所验证，矿井直接水源以煤层顶大占砂岩水为主，约占矿井涌水量的60%。其突水过程往往呈现出涌水水量由小到大再到小的特点，也就是说突水前期一般有先兆，突水后期水量会逐渐衰减，多为淋水或小股水。在二₁煤回采过程中，顶板隔水层会受到采动破坏，也会导致顶板水通过导水裂隙带进入巷道或工作面。

（三）太原组灰岩岩溶裂隙水

目前对本矿二₁煤开采影响最大的太原组灰岩岩溶裂隙水为由太原组上段L_7-8灰岩水，约占矿井涌水量的40%。该含水层厚度小，出露及补给条件差，岩石空隙不发育，导、富水性差，且及不均一。该含水层与二₁煤之间为砂泥质岩段所隔。由于二₁煤底板相对隔水层较薄，厚5.25～48.93m，平均12.41m，底板所承受的水压在3MPa左右，在采矿扰动和底板水压的共同作用下，很容易产生工作面底板导水裂隙导通L_7-8薄层灰岩出水。

太原组下段L_1-4含水层为一₁煤开采的直接顶板，在一₁煤开采过程中，该层水将直接涌入矿井，为一₁煤开采的直接充水水源。但由于该含水层厚度较薄（平均总厚度为10.08m），岩性坚硬，岩溶裂隙不发育，富水性较差，单层涌水量比较小，一般不会造成大的突水事故。

（四）奥陶系灰岩岩溶水

本区奥陶系灰岩含水层，为一区域性含水层，具有统一的地下水位，水源补给面积广，水压高，导水性强，为本区重要含水层，是二₁煤层底板间接充水含水层。目前中奥陶统水位标高为171m，回采工作面最低底标高为-260m，据此计算底板承受水头高度为431m，该灰岩含水层上距离二₁煤层90m左右。

本井田利用下面公式来计算突水系数：

郑州煤矿区水害防治规划研究

式中：T_s——突水系数（MPa/m）；

P——隔水层承受的水压（MPa）；

M——底板隔水层厚度（m）；

C_p——采矿对底板隔水层的扰动破坏厚度（本次取12m）。

郑州煤矿区水害防治规划研究

本次计算值为0.054MPa/m，这在一般情况下无突水危险，但这是将太原组L_7-8和L_1-4两段灰岩含水层作为隔水层看待计算出的结果，而实际情况要复杂得多。如在断裂构造存在条件下，使隔水层间距变小或与煤层直接对接时，一旦揭露突水，其危害性极大，且不易疏干。在本区断层中，当断距大于50m时，奥陶系灰岩含水层（或太原组L_1-4灰岩）可能与二₁煤底板直接充水含水层（太原组L_1-4灰岩含水层）相对接产生水力联系，从而直接或间接地向矿坑充水。此外，大平井田向斜北翼双洎河附近岩溶裂隙较发育，富水性强，浅部开采时，具潜在威胁。

奥陶系灰岩含水层顶面与一₁煤之间为本溪组铝土岩和泥岩隔水层，平均厚度只有9.36m，有些地段则直接接触。一₁煤底板承受较高的水压（最大可达到5.2MPa），且含水层富水性较好，其一旦突出，将对矿井造成灾害性的事故。所以奥陶系灰岩水是本矿一₁煤开采防治水工作的重点。

（五）老窑积水及采空区积水

老窑积水主要是指矿体开采后，封存于采矿空间的地下水。大多小煤窑越界开采，有的没有图纸和技术资料，有的图纸和技术资料不真实，其采掘边界不清，积水情况不明，停产或报废后留下了数量庞大的储水空间。大平矿自投产以来，在井田范围内一直有小煤矿开采，由于部分小煤矿位于井田中部，其巷道多与大平矿贯通，且有越界开采现象，对大平矿的安全生产造成威胁。这些煤矿采空区积水，一旦通过某种途径进入矿井，很容易形成水害。

老窑积水一般为封存的“死水”，属静储量，但具有一定的静水压力，所以其充水特点是突发性强，来势猛，持续时间短，有害气体高，对人身和设备的损害大。

大平煤矿14采区自小铁路以北均有小煤窑在乱挖滥采，1995年以后基本停产，但小窑井口大部分没有很好的充填。大平矿下一步将开发的15采区浅部小窑长期开采，积水面积不详，这些对煤矿开采都造成了巨大的安全隐患。