淄礦集團坤升公司是受地熱害威脅較嚴重的礦井，礦井投產后，在第一水平開采時，就發現井田南翼局部地區地熱異常，采掘工作面溫度高達31～35℃，氣溫炎熱潮濕，井下作業人員常汗流浹背，并伴有中暑、感冒等現象，嚴重惡化了勞動環境，直接威脅著井下職工的身體健康。
為了探索治理地熱（害）的有效途徑，我們在充分收集、利用已有的地質及水文地質資料的基礎上，又補充進行了物探、化探、穩態測溫、單抽水試驗、計算模擬分析等工作，進一步查明了地熱異常的分布范圍和成因。在此基礎上，提出了通過封堵熱水上升通道，加固煤層底板含水層，達到既治理熱害，又治理水害之目的。
1 地質構造及水文地質特征
1.1 地質構造
礦井位于淄博向斜盆地東翼北端近腹部地帶，東有落差80～390m的F5正斷層，南有落差50～150m的F1正斷層，西有落差600m的F13正斷層，北面為地層傾斜深部。為一東、南、西三面均下降的斷塊地壘構造。井田內煤系地層為單斜構造，地層傾向300～330℃，傾角7～15℃。區內斷裂較發育，落差10m以上的斷層有35條，全為正斷層。從斷層的產狀分析，大可分為三組：一組為北北東向的走向正斷層。區內發育有29條之多；二組為南北向的正斷層，僅有F13斷層是井田的西邊界；三組為近東西向的斜交正斷層；區內發育5條，但延展長，常為張性含（導）水斷層。
另外，井田內巖漿侵入活動比較劇烈，巖性主要是輝長巖、輝綠巖，生成時代為中生代燕山期，對煤層、含水層影響較大，多為層狀。據資料分析，奧灰頂面以下100～160m左右有巖漿巖巖體。
1.2水文地質特征
（1）含水層。煤系及其以上含水層富水性不強，對礦井影響不大，影響礦井安全的含水層主要有：①徐家莊灰巖含水層。位于10煤以下30m左右，有2～3層灰巖組成。總厚8～18m。資料表明，徐灰巖溶不發育，裂隙發育不均，主要接受其底板奧灰水的頂托補給；②奧陶系灰巖含水層，總厚821m，位于10煤以下60m。頂部裂隙不太發育。
（2）斷層帶水文地質特征。F5、 F1、 F13和 F3斷層為區域地下水的主要控水與導水構造。其中F5、F1和F13斷層為弱水透水或隔水斷層，唯有F3斷層具有較強的垂直向上補給特征，是地下水強導水帶。
2地熱補勘工作
2.1基礎資料
礦井投產后，在－300m 10300采區和10700采區生產過程中，發現9、10煤采掘工作面的氣溫高達31～40℃，采煤工作面底板出水水溫高達40℃，出水工作面的溫度較不出水工作面的溫度高4～8℃。1992奧灰水文補勘時，發現奧灰水沿F3斷層帶由北向南水溫劇增，最高達39.5℃，各觀測孔水溫測量證實，奧灰水水溫在F3斷層的南部較高，而在斷層北部和離開斷層處，則相對較低，隨放水時間的延長，有上升的趨勢。
另外，淄博市施工時“市熱孔”的奧灰水最高溫度達43.4℃。
2.2地熱補勘工作
（1）測溫工作。1995年12月，我們利用了LJW－1型精密測溫儀，對15個鉆孔進行了同一時間的孔溫測量。其中穩態測溫14個孔，瞬態測溫1個孔。同時，在井下對3個徐奧灰鉆孔進行了孔口水溫測量。在此基礎上，又整理了1988年以來十幾年的井下采掘工作面測量的地溫、氣溫資料。基本查明了井田內地溫及地溫梯度的空間變化，地溫異常區集中的井田南部，最高地溫梯度達5.6℃/hm。
（2）水化學樣測試工作。共對14個鉆孔采集全分析樣16個，同時加采同位素樣8個。進行了化驗。
（3）218Po放射測量。地下熱水中的218Po是氡的短壽命子體（半衰期為3.05min），其中a輻射強度與土壤中自然狀態氡濃度成正比。本區熱水化學分析表明，地下熱水中鈾、釷、鐳及氡等放射性微量元素較高，因此在本區通過218Po放射性測量，圈定氡射氣異常帶，可間接尋找與熱水有關的斷裂構造。工作區設在井田南部F13斷層兩側。測線方向基本與F13斷層垂直，測線長0.2～2.65 km。使用河北地院研制的218Po測量儀進行測量，實際完成剖面測量13條，物理點316個，控制面積2.77km2。
從實測資料分析，218Po曲線在平面上的分布在F13 和F25斷層部位，主要呈負異常，兩側有正異常相伴。正、負異常沿斷層走向呈連續帶狀分布，而在F25 與F13斷層交匯處轉變為寬大的單一正常異常。異常與斷層如此明顯的關系，表明一是正異常系氡常暈高濃集的反映，即在此部位放射性元素向淺部的反向遷移強度明顯增強以致超過了“淋濾”、“沖刷”而產生的貧化影響，從而預示其深部可能存在熱水的強活動帶；二是F3斷層與F25斷層存在著交叉關系。由此推斷F13主構造之一，F3斷層通過與F25斷層交叉斷層是控制地下熱水運移的并與F13斷層產生水力聯系。
4地熱異常的分布和成因
4.1觀測孔測溫資料分析
井田內及周圍14個鉆孔溫資料和礦井十幾年的開采各采掘工作面地溫變化資料表明，本區的正常地溫增值梯度為2.5/hm。
井田內熱異常幅度最大是井田南翼F3斷層附近，受斷裂構造控制明顯，地下水逕流到本區，其中局部逕流沿斷裂構造由深部向淺部垂向運動，形成本區的水文地熱異常。
4.2 水化學特征
本區地下熱水的特點主要是K+1、SO42-、AL3+、Fe3+等含量顯著偏高。水化學類型為SO4－Na型，礦化度4g/L左右，Na/K值10，K含量高達100mg/L。
對市熱孔熱水中的硫取樣作硫同位分析，其δS34‰＝21.8，換算為：S32/S34≈21.8。據地球化學統計：有機成因的硫S32/S34>22.3，巖漿巖的硫同位素比值范圍窄，基本上為22.2，沉積成因硫酸鹽的硫同位素比值在20.8～22.0，因此說明本區熱水中的SO4的來源和形成是地下水與石炭、二迭系中大量的黃鐵礦作用的結果。即熱水不僅賦存于奧灰地層中，同樣賦存在石炭、二迭系中，也就是說，本區地下熱水賦存在斷裂構造系統中。
通過對地下水中標型組分SO4和K及礦化度指標分析表明：本區地下熱水的形成是大氣降水沿不同距離、不同深度的多逕流途徑，發生水巖相互作用的結果。淺層水礦化度低，SO4/K值高，水溫低；而深層水則相反，礦化高度，SO4/K值低，水溫較高。
5基本認識與治理措施
5.1基本認識
通過對上述資料的整理與分析，基本查明了熱異常范圍和成因，并預測了熱水開采對水溫的影響。
（1）地熱異常區分布范圍為21km2，地下水溫29.4℃～43.4℃。其中F13斷層與F3斷層交匯處為地熱異常中心區，其中熱孔水溫40℃～43.4℃，區內熱水的分布與賦存明顯地受斷裂構造控制。
（2）地熱異常的成因。地熱異常區的熱儲結構為斷塊地壘式基巖裂隙型儲熱水系統。大地熱流通過張性斷裂帶由地下深處傳遞給淺部巖層，淺部熱水又通過導水裂隙和熱傳導作用，使周圍地層呈現熱異常。該地下熱水接受大氣降水補給，降水自東南部山區匯流，沿斷裂帶滲入地下深處，吸收圍巖熱量，并參與水巖地球化學作用，形成熱水，又在水壓和溫度差造成的自由對流作用下，構成承壓的熱水循環系統，形成現在的地熱異常區。
（3）地下熱水利用與熱害治理的關系。本區地下熱水循環系統，具有良好的傳導能力，并以垂向傳導為主，熱儲構造中存在一種減壓頂托傳導作用，開采利用熱水，相當于上部減壓，從而促使深部熱水向上流動。因此，開采利用地下熱水，不能降低淺部地層的溫度，也就不能有效地治理熱害。
5.2熱害治理措施
由于地層深部的熱能是通過水的傳導而上升的，因此，治理熱害應與礦井防治水工作結合起來。
（1）封堵斷層導水通道。對于切割深度較大、開啟性較好的F3斷層，應采用打鉆、注漿加固斷層帶的方法，將鉆孔打到奧灰頂面以下100m左右的巖漿巖侵入部位，注漿加固奧灰內巖漿巖及以上的斷裂帶，使之形成一個相對整體，切斷深部水與淺部水聯系。
（2）充分利用奧灰水受斷裂構造控制和不均一的特點，用物探、鉆探等方法，查明斷裂構造的含（導）水性。對于含（導）水斷層，在巷道揭露前，進行局部注漿加固，并按規定留足斷層防水煤柱，嚴防斷層帶突水。
（3）對于構造較復雜、奧灰頂部阻隔水層裂隙發育及徐灰富水性較好的區段，應采用局部注漿加固徐灰及其上下的阻隔水層的方法，充填構造裂隙，改造隔水層條件，增強其阻隔水能力，避免底板突水事故的發生，保證安全生產。