顧北煤礦巨厚松散層下開采的水害類型及防治水對策

杜繼國

摘要在分析顧北煤礦井田地質(zhì)及水文地質(zhì)條件的基礎上，指出了開采所面臨的主要水害，對不同類型的水害特征進行了分析，并提出了相應的防治水對策，確保礦井安全生產(chǎn)。

關鍵詞水害類型；防治水

中圖分類號：TD822 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0144-02

1地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

1.1 地質(zhì)條件

1）地層。顧北井田屬于淮南煤田潘謝礦區(qū)的一部分，經(jīng)鉆探揭露，地層除缺失志留紀、泥盆紀地層之外，從奧陶紀至新生界均有不同程度的發(fā)育。

2）煤層。井田含鎂地層為石炭系和二疊系地層，主要含煤地層為二疊系上、下石盒子組和山西組，含可采煤層7層，平均總厚22.39 m。

3）構造。井田位于淮南潘謝礦區(qū)顧橋井田的西部，地層總體走向為南北一北北東，傾向東一南南東，傾角5°一15°的單斜構造，淺部地層傾角較小。區(qū)內(nèi)斷層較發(fā)育，斷層組總體走向均為東西方向。

1.2 水文地質(zhì)條件

1）含水層。井田內(nèi)的含水層由三部分組成，自上而下第一部分為新生界松散層砂層孔隙含水層，第二部分為二疊系砂巖裂隙含水層，第三部分為煤系地層底部灰?guī)r巖溶裂隙含水層。其中，新生界共有三個含水組，三個隔水組，底部“紅層”七大層組。

2）含水層的水力聯(lián)系。

第四系上含以大氣降水和地表補給為主。上含與中含之間隔水層不穩(wěn)定，可產(chǎn)生水力聯(lián)系。中含與下含兩者之間因由巨厚的鈣質(zhì)粘土隔水層而不發(fā)生水力聯(lián)系。下隔分布較穩(wěn)定，主要由鈣質(zhì)粘土構成，具有良好的隔水效果，隔斷了下含與底部“紅層”的水力聯(lián)系。底部“紅層”為弱含水層。

砂巖裂隙含水層之間，因有泥質(zhì)巖類及煤層相隔，無密切水力聯(lián)系。太原含水組距1煤平均距離17.84 m，自然狀態(tài)下無水力聯(lián)系。

2開采主要水害

1）新生界水體。交松散的砂層空隙為含水層，此礦井的煤系土層上直接覆蓋著新生界松散層下部的含水層（組），在這種天然條件下，通過煤系基巖風化直接將下含水層垂直滲透補給。補給量大小與下含富水性及基巖風化帶巖性和滲透性大小有密切關系。南翼三維勘探顯示，勘探區(qū)內(nèi)新地層整體形態(tài)呈現(xiàn)北厚南薄趨勢，在測區(qū)內(nèi)發(fā)育有北西-南東向古隆起條帶，且發(fā)生新構造運動；基巖底錯斷落差約0-10 m，南大北?。辉诠怕l帶上主要發(fā)育四個古隆，古隆起高差約20-50 m左右，在新生界內(nèi)延展長度約4400 m，其中在東南部較為發(fā)育，產(chǎn)生古隆起和斷層伴生構造。

2）煤系頂板砂巖水。巖性以中細砂巖為主，局部為泥巖和砂質(zhì)泥巖，分布不穩(wěn)定，富水性差異大，總體以靜儲量為主，富水性弱。但在局部砂巖裂隙發(fā)育地段，井巷掘進中儲存量砂巖水可能瞬時突水，造成危害。

3）灰?guī)r水。煤層是我礦的主要開采煤層之一，其底部灰?guī)r水是我礦的開采該煤層的充水水源之一。底部灰?guī)r由石炭系及奧陶系灰?guī)r組成，其中太原組灰?guī)r距1煤平均距離17.84 m，自然狀態(tài)下無水力聯(lián)系。1煤層在進行開采時，受多種因素影響（開采深度比較大并灰?guī)r水頭高），因強度過大導致1煤層的底部隔水層（段）巖石破裂，引起底鼓，從而致使灰?guī)r水突入礦井。以斷層切割煤系最為重要，不斷縮小1煤與灰?guī)r之間的間距，或使煤層與灰?guī)r直接對口，斷層帶是灰?guī)r水進入礦井的突破口。在礦井開采1煤的開采過程中，灰?guī)r水是最為嚴重的安全隱患。

4）斷層水。對開采有影響的主要有F104、F93、F109及F110斷層及其分支斷層等，這些斷層大部分切割了主要可采煤層，對工作面布置及開采防治水有一定的影響。

5）鉆孔水、現(xiàn)有資料表明，井田內(nèi)有8個鉆孔封閉質(zhì)量不合格，1個鉆孔封閉質(zhì)量不明。因此鉆孔突水是采掘施工中的又一安全隱患。

6）老塘、老硐水。礦井采掘形成的老塘、老硐、水漾、絞車窩等的積水對今后附近的采掘工程形成安全隱患。

3防治水對策

3.1 新生界松散層水體

1）底部第四含水層組對開采的影響。該水體在七線以北局部與基巖直接接觸，對礦井提高開采上限地段有影響。對該塊段淺部煤層開采時應視四含的厚度極分布、富水性特征及底部隔水層的發(fā)育情況，留設足夠的防水，防砂煤柱。

2）南翼三維勘探區(qū)內(nèi)的古隆起條帶及新構造運動地段。對古隆起帶，應根據(jù)煤層賦存及新生界尤其是底部粘土層的發(fā)育特征，采取留設足夠的防水煤柱、工作面加大排水能力及采掘活動中加強水情水害的觀測等措施。井巷工程在揭露或過新構造運動附近前，應采取一定的手段（如鉆探、物探等），超前探測上述斷層的含、導水性，采取留設防水煤巖柱或注漿加固等措施，確保施工安全。

3.2 煤系頂板砂巖水

根據(jù)各煤層頂板裂隙發(fā)育程度、砂巖厚度及邊界補給條件，井田內(nèi)水體主要為靜儲量型，采取的措施以放為主。工作面回采時，在機巷按回采說明書的要求鋪設相應的排水設施，確?；夭砂踩?/p>

3.3 石炭系及奧陶系灰?guī)r水

該水體主要對1煤開采存在巨大的安全威脅。在灰?guī)r水的講述時已經(jīng)闡明，灰?guī)r水會給1煤層的開采帶來怎樣的安全威脅。因此進行疏水降壓是在開采1煤層時必須執(zhí)行的，且必須將水壓值降低到安全水頭值以下。另外對底板隔水層的厚度、巖性和發(fā)育特征等信息進行分析，研究和探測煤層開采底板破壞最大深度及特征，預測可能產(chǎn)生底鼓突水的范圍；開采前對主要井底水倉進行清理，及時對礦井排水系統(tǒng)進行檢查，保證正常儲水和排水，確保萬無一失。

3.4 斷層水

根據(jù)礦井采掘?qū)嶋H，分析有安全隱患的斷層帶的厚度、上下盤的巖性、膠結程度、切割關系及斷層充水規(guī)律，根據(jù)采掘工程實際情況，采取超前探放水、留設防水煤柱和注漿堵水等不同的方法，確保采掘工程安全。

3.5 鉆孔水

未封及封閉不良鉆孔由于本身可能含水，且能溝通鉆孔所穿過的各含水層，向采掘空間充水。一般在水壓大的情況下未封及封閉不良鉆孔成為礦井的充水通道。未封及封閉不良鉆孔均要根據(jù)不同情況采取留設煤柱，啟封后重新封孔，超前探放等措施。

3.6 老塘、老硐水

根據(jù)老塘、老硐位置與采掘工程的位置關系，充分分析對采掘工程有影響的老塘、老硐積水特征，如積水外緣標高、積水面積與深度，預測積水量。采掘工程在接近老塘、老硐前，必須超前探放水，消除老塘、老硐水的危害。

4結論與建議

顧北煤礦松散層下所要開采的地質(zhì)及水文地質(zhì)條件復雜，多種水害對礦井開采帶來很大的威脅和影響。在實際的操作過程中，應遵守國家的相關法律和規(guī)程，堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，針對不同的水害類型，采取相應的防治水對策。同時加強水文地質(zhì)調(diào)查，積極開展采場破壞的研究工作，合理經(jīng)濟地留設防水煤巖柱，確保礦井生產(chǎn)安全。

參考文獻

[1]顧北礦A組煤底板灰?guī)r水文地質(zhì)成果補充勘探報告[R].江蘇煤炭地質(zhì)勘探二隊，2013.

[2]顧北新生界補勘報告[R].安徽省煤田地質(zhì)局水文勘探隊，2012.

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