10.3.1 井田水文地质特征
荆各庄井田内共有8个含水层，自下而上分别为:奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水层(Ⅰ)、K2～K6砂岩裂隙承压含水层(Ⅱ)、K6～12煤砂岩裂隙承压含水层(Ⅲ)、9煤～7煤砂岩裂隙承压含水层(Ⅳ)、5煤以上砂岩裂隙承压含水层(Ⅴ)、风化带裂隙、孔隙承压含水层(Ⅵ)、第四系底部卵石孔隙承压含水层(Ⅶ)和第四系中上部砂卵砾孔隙承压和孔隙潜水含水层(Ⅷ)。第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅴ含水层为直接充水含水层，其他含水层为间接充水含水层，其中与矿井生产较密切的为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ。
10.3.1.1 矿井直接充水含水层
荆各庄矿直接充水含水层有K2～K6砂岩裂隙承压含水层(Ⅱ)、K6～12煤砂岩裂隙承压含水层(Ⅲ)、5煤以上砂岩裂隙承压含水层(Ⅴ)。
(1)K2～K6砂岩裂隙承压含水层(Ⅱ)
该含水层位于石炭系中统唐山组的K2灰岩和石炭系上统赵各庄组的K6灰岩之间，厚度100m。岩性以粉砂岩和细砂岩为主，胶结物多为钙泥质。本层岩石裂隙非常发育，且以倾向裂隙为主，宽度较大，多呈直立密集分布。该含水层在垂向上以K6灰岩、15煤顶板、16煤顶板含水较丰富。
本含水层单位涌水量为0.005～0.083L/s·m，平均为0.032L/s·m，渗透系数为1.296～7.816m/d，平均为3.486m/d，属于含水丰富的含水层。水质类型为HCO3－-Ca2+-Mg2+型淡水，pH=7.89。矿井第二水平部分大巷揭露该含水层，开拓施工时最大涌水量达9.9m3/min，以后逐渐减小。在二水平形成降落漏斗，局部残存水压为1.0MPa，对第二水平及轴东采区主要可采煤层有一定的影响。
(2)K6～12煤砂岩裂隙承压含水层(Ⅲ)
该含水层位于石炭系上统赵各庄组的K6～9煤顶板之间，厚度20m。岩性以砂岩和粉砂岩为主，胶结物多为硅质。垂直层面的构造裂隙很发育，裂隙充填物多为钙质。从水平方向看，含水层厚度由西向东呈递增趋势，导水裂隙发育率为东部较西部高。该含水层在垂向上以12煤顶板、121/2煤顶板、K6灰岩含水较丰富。
本含水层单位涌水量为0.002～0.206L/s·m，平均为0.042L/s·m;渗透系数为0.253～19.793m/d，平均为6.360m/d，属于含水丰富的含水层。水质类型为HCO3－－Ca2+－Mg2+型淡水，固型物含量为241mg/L，pH=7.85。
矿井第一水平－375大巷揭露该含水层，基建施工时最大水量达65.67m3/min，以后逐渐减小，在矿井(盆状向斜)的中部形成一大漏斗。矿井中心大部分地区该含水层水基本上已降至含水层顶板，对第一水平主要可采煤层威胁不大。第二水平－475大巷大部分也揭露该含水层，开拓施工时最大水量达7.65m3/min，以后逐渐减小，对二水平主要可采煤层威胁不大。三水平开拓延伸工程主要受该含水层水威胁，且节理裂隙发育，水文地质条件较复杂。在施工3048轨道巷过程中曾出现过最大0.96m3/min顶板砂岩裂隙水。随着生产的进行，预计涌水量逐渐减少，对三水平的主要可采煤层的影响不是很大。
(3)5煤以上砂岩裂隙承压含水层(Ⅴ)
该含水层位于二叠系下统大苗庄组的5煤至唐家庄组上界。岩性以粉砂岩及砂岩为主，其中中粗砂岩含水最丰富，砂岩胶结物多为钙、硅、泥质。本层岩石裂隙非常发育，且以倾向裂隙为主，宽度较大，多呈直立密集分布。在1987～1996年施工的钻孔当钻至本层时，冲洗液漏失现象也很严重，常有不回水现象，因此可知本含水层裂隙发育。但通过1148、1331、2080等5煤以上承压含水层疏水中心实践证实本含水层在水平方向上分布极不均匀，因此本含水层为非均质各向异性的含水层。
Ⅴ含水层为砂岩裂隙承压含水层，平均厚度60m，岩性以砂岩为主。中粗粒砂岩段含水丰富，单位涌水量1.l25L/s·m，渗透系数5.292m/d。勘探钻孔穿过含水层时均有冲洗液消耗，通过资料分析和绘制冲洗液消耗量分区图，井田东翼、南翼、深部采区消耗量最大。钻探结果表明:这些区域岩石裂隙非常发育，且以倾向裂隙为主，宽度较大，多呈直立状密集分布;构造以NEE向高角度正断层普遍发育，断层面张开，有泥砾充填，部分充水。而井田西翼NNE到NE向逆断层密集，倾角缓，层面充填断层泥，均无水。通过分析Ⅴ含水层的水文地质参数(表10-5)，其富水性也具有同样明显的分区性，说明断裂构造和岩石裂隙对含水层富水性分布起到控制作用。
表10-5 含水层水文地质参数
注:本含水层可分为下段(ⅤA)、上段(ⅤB)。
a.下段(ⅤA):在5煤以上为60m厚，为一河床相砂岩，与下伏地层呈冲刷接触，在井田西部和中部直接冲刷至5煤或6煤，甚至冲刷至7煤或8煤。本段单位涌水量为0.007～0.117L/s·m，平均为0.052L/s·m;渗透系数为1.985～8.945m/d，平均为4.952m/d。其水质特征为:HCO3－-Na+-Ca2+型淡水，固形物含量234～297mg/L，pH=8.0～8.4。
b.上段(ⅤB):位于5煤以上60～100m，即厚度40m，本段顶板直接与基岩风化带连接。本段单位涌水量为0.011～0.016L/s·m，平均为0.013L/s·m;渗透系数为1.722～2.059m/d，平均为1.843m/d，其水质与下段相同。
5煤以上砂岩裂隙承压含水层边界为冲积层覆盖下的基岩露头，它受底卵含水层(Ⅶ)的补给。由于本含水层位于主要可采煤层9煤上方约50～70m处，而且9煤顶板为高岭石泥质胶结的砂岩，遇水易风化膨胀变软，极易冒落，从而使隔水层被破坏。冒落裂隙及自然裂隙可沟通本含水层，直泄工作面。如1093采面的突水事故，当时最大水量为44m3/min。
10.3.1.2 矿井间接充水含水层
(1)冲积层含水层
该含水层厚100～379.67m。作为矿井间接充水含水层，补给上述3个直接充水含水层。该含水层由砂砾、卵石、粘土颗粒组成，其中粗砂、砾石占80%，卵石占10%，粘土占10%。本层是个比较均质的含水层，但掺杂在卵砾石中的粘土物质数量不同，也就造成含水性的差异。根据含水层的厚度和抽水试验的结果可知，该含水层由北向南逐渐变厚，渗透系数K由北向南逐渐变小，富水性由西向东逐渐增强。本含水层单位涌水量为0.053～0.231L/s·m，平均为0.129L/s·m;渗透系数为7.464～32.748m/d，平均为10.455m/d，为含水丰富的含水层。
本含水层在井田东南部比较发育，几乎与基岩直接接触，补给各基岩含水层。在西北部本层下部有粘土层直接覆于基岩上，粘土层隔水性较好，它的存在使其与5煤顶板砂岩裂隙承压含水层之间的补给关系有两种形式:天窗式和越流式。
(2)奥陶系灰岩岩溶裂隙承压含水层(Ⅰ)
该含水层厚度大于600m。岩性由质纯的豹皮状灰岩和白云质灰岩组成。据勘探资料表明，施工的13个孔穿过灰岩总长度451.51m，因溶洞或巨大裂隙造成钻具骤然下陷的有10个孔25个段落，溶洞最大直径为1.13m，冲洗液失去循环。在井田东南部，因构造(F1～F3断层组)作用与巨厚的第四纪冲积层相互接触，增加了灰岩裂隙发育程度。
该含水层单位涌水量为0.002～0.267L/s·m，平均为0.122L/s·m;渗透系数为0.512～32.609m/d，平均为10.889m/d。其水质特征为:HCO3－-Ca2+型，总矿化度为131～216mg/L，pH=7.8～8.3。
本含水层为含水丰富的含水层。据钻探资料，钻孔进入奥灰100m以浅范围内，上述性质随深度无明显的变化。
奥陶系灰岩距最下可采煤层9煤为158m，其间有两个含水层，即K2～K6及K6～12煤岩裂隙含水层，其厚度分别为100m，20m。其下为隔水岩层，即G层铝土～K2，厚40～68m，其岩性从上而下分别为鲕状粘土岩、粉砂岩、钙质粘土岩、K1灰岩、石英砂岩、粉砂岩、G层铝土，这套岩层隔水性能较好。
10.3.2 断层导水性
2001年委托河北省煤田地质局物测地质队对井田西三采区进行了三维综合地震勘探，共解释断层条数62条，包括正断层36条，逆断层26条。其中F1～F3断层组向西南延伸部分控制程度不足，给断层防水煤柱留设带来误差，潜伏着断层水的威胁。F16断层在第一水平揭露时均有涌水现象，二水平揭露后有导水现象。
10.3.3 矿井充水条件
10.3.3.1 矿井的充水水源
(1)大气降水、地表水
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，并顺层径流。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。
大气降水:本区属大陆性季风气候，每年降水多集中在6～9月份，其他时间降水很少。大气降雨通过下渗补给第四纪底卵石含水层，通过顺层和垂向补给其他含水层。根据冲积层水文地质剖面图及有关资料，冲积层内含有3个岩性以粘土、亚粘土为主的隔水层，这3层隔水层沉积比较稳定，隔水性能较强，阻隔了大气降水的向下补给，下渗补给量较小。因此，大气降雨对下部含水层及矿井涌水量不会造成明显影响。
地表水:井田范围内无地表水系存在，仅有两条排水渠。一条向东排至猪笼河，另一条向西排至泥河。两条河流均远离矿区，故地表水系对矿井涌水量无影响。
另外，本区内第四纪松散地层中第三隔水层厚达10～25m，即使有采空塌陷，也不致使粘土层断开，阻隔了大气降水和潜水的向下补给。
因此大气降水、地表水和潜水对矿井涌水量影响甚小。
(2)含水层水
矿井含水层充水水源有5煤以上砂岩裂隙承压含水层水、9煤～7煤砂岩裂隙承压含水层水、K6～12煤砂岩裂隙承压含水层水、K2～K6砂岩裂隙承压含水层水。其中9煤开采受5煤以上砂岩裂隙承压含水层和9煤～7煤砂岩裂隙承压含水层水的影响，一、二水平开拓工程受K6～12煤砂岩裂隙承压含水层和K2～K6砂岩裂隙承压含水层水的影响。三水平开拓工程受9煤顶板裂隙水和8煤～5煤含水层以及K6～12煤砂岩裂隙承压含水层水的影响。其中3090、3094、3093受9煤顶板裂隙水和8煤～5煤含水层影响;3324D、3322D、3122D等采掘工作面位于9煤层，受其顶板至K6承压含水层水威胁;3326D绕道工作面施工层位均在K6～12煤之间，施工时可能有顶板裂隙水;1331工作面泄水巷施工时受9煤层顶板和5煤以上砂岩裂隙承压含水层水影响。
(3)断层水
断层水作为充水水源，主要是通过断层导通含水层水而形成的。断层的性质及围岩的破坏程度是断层充水的主要因素。张性正断层、落差大、围岩破坏严重成为良好的断层充水条件。
(4)老空水
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。
荆各庄矿井老空水有本煤层的老空水和上煤层的老空水。
本煤层的老空水:由于煤层的开采方法和煤层本身的赋存状态不同，工作面回采后随着煤岩层垮落形成许多松散空隙，使工作面涌出的水积存在低洼的老空区内，形成老空水。在高处的工作面采后形成老空水对相邻低处的工作面产生影响。如:9煤是恒底上行采煤法，第一分层采后形成老空水对第二分层生产活动必然产生影响。
上煤层的老空水:由于上煤层回采后工作面涌出的水积存在低洼的老空区内，从而形成老空水。对下煤层的采掘活动威胁较大。
在本矿井生产过程中，由于工作面的布置、顶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、揭露或冒落带达到这些积水，便可涌入井巷，发生老空区突水事故。老空区突水具有来势猛、破坏性大的特点，往往是瞬间大量积水溃入工作面，形成灾难性事故。
10.3.3.2 矿井充水通道
通过近10年的生产实践，荆各庄井田范围内充水通道主要有以下3种方式:
( 1) 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。在煤矿生产中，有些工程必须穿越含水层，当巷道直接揭露这些含水层后，含水层水将会进入矿井。
( 2) 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，但由于扰动影响成为导水断层。
( 3) 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，这些水也会沿采动裂隙进入矿井。大部分回采工作面出水均属此种通道。
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