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董家河煤矿立井穿越含水层技术探讨 　　摘要：董家河煤矿属于受奥灰水严重威胁并具有突水危险的矿井，水文地质类型属水文地质条件极复杂型矿井，煤系基底奥陶系灰岩，对上部煤层的开采威胁极大，是矿井生产的主要安全隐患。通过对煤矿立井穿越含水层进行技术改造，煤炭开采条件得到了改善，为煤矿节约了资金。 　　关键词：立井；穿越含水层；打钻；高分子化学堵水剂；煤炭开采 文献标识码：A 　　中图分类号：TD265 文章编号：1009-2374（2015）29-0149-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.29.075 　　1 董家河煤矿水文地质概况 　　董家河煤矿属于受奥灰水严重威胁并具有突水危险的矿井，水文地质类型属水文地质条件极复杂型矿井，煤系基底奥陶系灰岩含水层富水性强、补给源充沛，对上部煤层的开采威胁极大，是矿井生产的主要安全隐患。20世纪70年代建井初期，正施工的+300水平因奥灰岩岩溶突水报废，1978年在+330m水平井底车场施工时又发生奥灰突水，突水水量达1026m3/h，淹没了施工机械和排水设备，报废巷道5000余m及+330m水平，给矿井建设造成了严重影响，最后不得不将一水平提高到现+355m煤系地层中。 　　矿区地层基本构造形态为走向北东东、倾向北北西的单斜构造。倾角3°～25°，一般8°左右，最大处近20°。沿走向呈现缓波状起伏，沿倾向具有陡缓相间的变化特点。褶曲与断裂构造均比较发育，并以褶曲构造为主。褶曲大部分为封闭的短轴背向斜，幅度在5～20m之间。断层在矿区内普遍发育，几乎全为正断层；落差大多在4.5m以下，并具有成带密集分布和疏密相间的特点，以近东西向及南北向断层最为发育。除断层外，5号煤层层滑构造比较发育，导致煤厚急剧变化。 　　矿区内3号煤层零星可采，煤层可采指数33%，煤层厚度0～1.28m，可采范围内厚度一般0.71m左右，煤层结构简单，偶含一层夹矸，3号煤层埋藏深度308～458m，煤层底板标高+255～+298m。 　　5号煤为矿区内主采煤层，位于太原组的顶部，煤层比较稳定，煤层可采指数97.7%，厚度0～5.07m，一般3.5m左右。煤层结构比较复杂，含夹矸1～3层，一般2层。煤层埋藏深度为182～420m，煤层底板标高+234～+380m。 　　10号煤层厚0～3.94m，一般厚度1.44m左右。10号煤层埋藏深度为360～489m，煤层底板标高+212～+252m。10号煤层全部处于奥灰静水位标高以下（目前矿区奥灰静水位标高+370m）且与奥灰面之间一般仅有0.42～4m的铝质泥岩相隔，无法克服奥灰水害，目前技术条件暂不能进行开采。 　　矿井量最大涌水量690～800m3/h，正常涌水量600m3/h左右。区内含水层按含水空间分为孔隙裂隙水、裂隙承压水和岩溶裂隙水三类。煤系地层中的砂岩水、石灰岩水以及下伏奥陶系灰岩水构成了本区主要充水水源，含水层自上而下特征分别为： 　　第一，掩盖层底部砂砾石孔隙裂隙含水层，水位埋深一般为30～140m，属弱含水层，对采掘影响不大。 　　第二，石炭二叠系砂岩裂隙含水层及标志层。（1）K5砂岩含水层：位于下石盒子组底部，为灰白色中～粗粒砂岩，厚度6～15m，裂隙发育不均，含裂隙承压水，富水性弱～中等，对矿井生产影响较大；（2）K中砂岩含水层：位于下石盒子组底部，为一灰白色中～细粒砂岩，厚度5～17m，裂隙发育，含裂隙承压水，富水性弱～中等，对矿井生产影响较大；（3）K4砂岩含水层：位于山西组底部，以灰白色中粒砂岩为主，平均厚度5～10m，裂隙发育不均，含裂隙承压水，富水性较弱；（4）太原组石英砂岩（K3）及K2灰岩含水层组：位于太原组中下部，主要由奥灰水通过裂隙向上补给，与奥灰水静水位标高一致。富水性弱至中等，对生产影响较大。 　　第三，岩溶裂隙水。中奥陶统峰峰组二段为本区煤系地层之基底，岩性以厚层深灰色白云质灰岩及石灰岩为主。岩溶裂隙和溶洞发育，单位涌水量q=0.2～1.51升/S?m，属于富水性强的岩溶裂隙含水层，是矿井主要充水水源。历史最高水位+389.7m（1985年），近年来水位持续下降，目前水位标高+370m左右，1989年澄合矿区放水试验表明，该区域奥灰含水层动水量丰富，补给源充沛，迳流条件好，迳流通道极复杂。 　　2 井检孔水文资料 　　根据董家河煤矿北部扩大区初步设计、回风立风井布置在井田深部的程家凹村，位置坐标为：X=3898972.044、Y680，井筒直径为6m。立井上部标高+702m、井底井窝落底标高为煤层顶板下3m处。施工过程要穿越5#煤层上部三个主要含水层。 　　含水层自上而下如下： 　　第一个含水层为层位为Q+P2sh属基岩风化带，为