保德煤礦奧灰水防治技術(shù)研究

楊曉東

（神華神東煤炭集團(tuán)有限公司 保德煤礦，山西 保德 036600）

保德煤礦奧灰水防治技術(shù)研究

楊曉東

（神華神東煤炭集團(tuán)有限公司 保德煤礦，山西 保德 036600）

保德煤礦在收集分析其水文地質(zhì)資料基礎(chǔ)上，結(jié)合近幾年的補(bǔ)充勘探，分析了保德煤礦11號(hào)煤層開(kāi)采的水文地質(zhì)條件，研究了礦井充水因素、奧灰質(zhì)特征、底板突水機(jī)理和預(yù)測(cè)方式；得出了保德煤礦防治奧灰水的重點(diǎn)是治理導(dǎo)水通道，并對(duì)礦井防治水措施提出了建議。

奧灰水；防治水；帶壓開(kāi)采；導(dǎo)水通道

1 井田奧灰含水層相對(duì)富水特征

利用保德煤礦現(xiàn)有的水文地質(zhì)資料，從巖層的巖性、厚度和含水空間的發(fā)育情況、水位、水質(zhì)、水的補(bǔ)徑排等條件，對(duì)井田內(nèi)奧灰?guī)r含水層的水文地質(zhì)特征進(jìn)行研究，結(jié)合近期物探成果進(jìn)行分析，基本上圈定了奧灰?guī)r含水層的富水異常區(qū)，它的主要特征如下：（1）本井田區(qū)域內(nèi)巖溶發(fā)育，以小型溶洞、溶孔、溶隙為主。溶孔和溶隙較發(fā)育，但是分布很不均一。上馬家溝組的巖溶裂隙相對(duì)較發(fā)育，且發(fā)育有小的溶洞、溶隙、溶孔?？傮w富水性為中等。（2）圈定了保德整個(gè)井田的奧灰水化學(xué)分區(qū)，并查明了奧灰水的徑流特征：以巖溶泉水的形式從東部、南部、東北部方向，朝天橋泉的方向進(jìn)行排泄；并在天橋泉群的南部，奧灰?guī)r含水層漸漸進(jìn)入到深部區(qū)，水力坡度逐漸變緩。奧灰水處于相對(duì)較封閉的狀態(tài)，長(zhǎng)期滯流且接受補(bǔ)給條件較差。（3）對(duì)奧灰?guī)r水位和動(dòng)態(tài)情況分析，發(fā)現(xiàn)保德井田內(nèi)奧灰?guī)r的水位總體上是以放2、水井2孔、以及沿朱家川河為中心，向東北及東南呈逐漸升高的趨勢(shì)。（4）利用相關(guān)物探資料，圈出了保德井田內(nèi)相對(duì)的富水異常區(qū)域，結(jié)合煤系的砂巖含水層到奧灰?guī)r含水層各層間的水力聯(lián)系，可確定保德井田內(nèi)的奧灰?guī)r含水層的富水性在垂向和平面上的差異均較大。因此總體上奧灰?guī)r峰組的富水性相對(duì)較弱，屬于弱含水層；馬家溝組富水性為中等。

2 井田天然導(dǎo)水通道特征

（1）根據(jù)研究井田奧灰?guī)r富水性時(shí)繪制的“保德煤礦富水異常區(qū)圖”和各個(gè)含水層的不通層段間的垂直方向的水力聯(lián)系，圈定了奧灰?guī)r頂界面上下可能潛存的天然導(dǎo)水通道位置，并進(jìn)行了分類(lèi)。把圈定的井田天然導(dǎo)水通道初步分成三種類(lèi)型：Ⅰ型同時(shí)穿透了11號(hào)煤層底板及奧灰?guī)r的頂界面；Ⅱ型穿透了奧灰?guī)r頂界面，但是未及11號(hào)煤層底板；Ⅲ型位于奧灰?guī)r頂界面以下，但沒(méi)導(dǎo)通奧灰?guī)r的頂界。三種類(lèi)型的導(dǎo)水通道，在保德井田范圍內(nèi)都分布較廣，而且范圍大小不一。Ⅰ型天然導(dǎo)水通道對(duì)11號(hào)煤層的開(kāi)采，可能造成直接的威脅最大；Ⅱ型天然導(dǎo)水通道穿透奧灰?guī)r頂界面、而且與11號(hào)煤層底板還存在一定的距離，對(duì)11號(hào)煤層采掘同樣存在較大潛在威脅；Ⅲ型天然導(dǎo)水通道威脅最小。Ⅰ型和Ⅱ型天然導(dǎo)水通道常常伴生分布，這些位置特要加強(qiáng)勘探、測(cè)量、防范。

（2）保德井田內(nèi)11號(hào)煤層底板的隔水層厚度很不均勻，鉆孔揭露出的厚度約45m～117m，區(qū)間變化較大。11號(hào)煤層底板的隔水層主要以泥質(zhì)砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，占隔水層總厚度的30%～75%，且與細(xì)砂巖、粉砂巖、粗砂巖、中砂巖互層，對(duì)阻水非常有利。但是底板隔水層的巖性在傾斜方向和走向上均存在著相變，巖性的組合方式和各巖性所占比例也有局部改變，其中，純泥巖的厚度偏小，強(qiáng)度偏低；砂巖的強(qiáng)度偏高，容易產(chǎn)生脆裂，進(jìn)而降低了其隔水層的隔水性能。

（3）11號(hào)煤底板的奧灰突水系數(shù)，總體由東南向西北方向逐漸變大，最大為觀4孔，近0.09m P a/m，處于0.06m P a/m～0.1m P a/m之間，為較危險(xiǎn)區(qū)；最小值為C K 2，突水系數(shù)0.0086m P a/m<0.06m P a/m，屬安全區(qū)。井田內(nèi)安全區(qū)大致分布在S K 29-S K 34-S K 26-S K 12孔連線以東，連線以西為較危險(xiǎn)區(qū)。井田內(nèi)無(wú)極危險(xiǎn)區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)。

3 保德煤礦煤層奧灰水分析

（1）保德煤礦井田面積55.9077km2，不同區(qū)段的水文地質(zhì)條件存在差異，主采煤層8號(hào)煤層和11號(hào)煤層充水水源和充水方式各不相同。經(jīng)過(guò)多期勘探，礦井充水因素、充水條件等情況已經(jīng)基本查明。

（2）11號(hào)煤層開(kāi)采的防治水對(duì)象是奧灰水，總體富水性中等，水位最高+864m左右，底板奧灰含水層水壓0.86m P a～5.23m P a，根據(jù)突水系數(shù)評(píng)價(jià)，11號(hào)煤層在+550m水平以下受奧灰水威脅較大。

（3）保德煤礦井田內(nèi)分布著規(guī)模不一的導(dǎo)水通道，鑒于本區(qū)有適合巖溶發(fā)育的條件，推斷巖溶陷落柱是可能存在的。井田內(nèi)雖無(wú)大的斷裂構(gòu)造，但若11號(hào)煤層底板發(fā)育有小的斷層或裂隙，很可能成為奧灰水上涌的通道，隨著采掘活動(dòng)的進(jìn)行可能與奧灰含水層溝通造成突水。

（4）11號(hào)煤層底板隔水層，由砂巖、粉砂巖、泥巖、薄層灰?guī)r組成，雖然巖石強(qiáng)度差別較大，但是軟硬相間，而且隔水層最下部的鋁質(zhì)泥巖具有遇水膨脹特點(diǎn)，能阻隔奧灰水上侵，對(duì)阻隔突水具有很好的作用。

（5）奧灰含水層有峰峰組和馬家溝組。峰峰組厚度100m左右，總體富水性較弱；根據(jù)物探資料，僅在井田局部區(qū)域具有較強(qiáng)富水性。馬家溝組總體富水性較好，但由于峰峰組的阻隔，單純馬家溝組對(duì)礦井充水不會(huì)產(chǎn)生直接影響，這對(duì)礦井防治水有利。

（6）根據(jù)上述分析，提出保德煤礦奧灰水防治的總方針：“帶壓開(kāi)采、探采結(jié)合、綜合防治、以防為主”?！皫洪_(kāi)采”是要實(shí)踐的技術(shù)路線?！疤讲山Y(jié)合、綜合防治”是指實(shí)施防治水的工作要加強(qiáng)探測(cè)工作，尤對(duì)導(dǎo)水通道的探查需要，邊探邊掘，邊探邊采，綜合治理?！耙苑罏橹鳌笔菍⒃鰪?qiáng)礦井排水系統(tǒng)、強(qiáng)化探測(cè)試驗(yàn)、跟蹤預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、嚴(yán)格規(guī)章制度放在先導(dǎo)地位。

4 防治建議

（1）正常條件下，11號(hào)煤層是可實(shí)現(xiàn)安全帶壓開(kāi)采的，防治水的重點(diǎn)在于探查、評(píng)價(jià)、治理垂向隱伏導(dǎo)水構(gòu)造，增強(qiáng)礦井的排水系統(tǒng)，并配備足夠的防排水能力，以防止災(zāi)害性突水。

（2）隨礦井的生產(chǎn)進(jìn)程，加強(qiáng)井下探查工作，堅(jiān)持“有疑必探、先探后掘，先治后采”的原則。掘進(jìn)巷道過(guò)程中加強(qiáng)超前探查；工作面回采過(guò)程中堅(jiān)持探查、治理相結(jié)合，嚴(yán)禁盲目掘進(jìn)開(kāi)采。掘進(jìn)和回采之前及過(guò)程中，對(duì)之前圈定的導(dǎo)水通道及異常區(qū)必須加強(qiáng)探測(cè)。

（3）根據(jù)綜合分析，對(duì)確定的突水危險(xiǎn)區(qū)，要用突水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)可能發(fā)生的突水情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。建立超前探測(cè)自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)常探查底板隱伏的構(gòu)造、小型斷裂、裂隙等因素。

（4）通過(guò)采前原位地應(yīng)力普查和采動(dòng)地應(yīng)力測(cè)試，掌握采前應(yīng)力場(chǎng)特征及采動(dòng)過(guò)程中地應(yīng)力場(chǎng)變化特征，確定采動(dòng)對(duì)底板擾動(dòng)破壞的深度，并對(duì)回采過(guò)程中可能發(fā)生的突水進(jìn)行預(yù)測(cè)。

（5）根據(jù)區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)資料分析，保德煤礦井田范圍內(nèi)巖溶陷落柱不發(fā)育，雖然目前采掘暫時(shí)未發(fā)現(xiàn)，但井田內(nèi)仍有可能存在陷落柱。因此，礦井應(yīng)該隨著采煤和掘進(jìn)的推進(jìn)，在未來(lái)回采區(qū)域依要加強(qiáng)對(duì)陷落柱觀測(cè)和更深入的研究。

Ordovician Limestone Water Prevention and Control in Baodemine

YANG Xiao-dong
(Baode Mine, Shenhua Shendong Coal Group, Baode Shanxi 036600)

On the basis of hydro- geological data in Baode mine, the paper studies hydro- geologicalcondition, water filling factors, Ordovician limestone features, and floor strata water- inrush mechanism andpredication for seam 11 mining. At last, some suggestions are proposed for the water prevention and control.

Ordovician limestone water; water prevention and control; mining under pressure;water- conducting channel

T D 745

A

2012-08-20

楊曉東（1981—），男，遼寧開(kāi)原人，大學(xué)本科，工程師，從事煤礦生產(chǎn)技術(shù)研究與管理工作。

徐樹(shù)文