東灘煤礦褶皺對煤層水文地質影響分析

李　超（兗礦東華建設有限公司地礦建設分公司,山東　鄒城　273500）

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東灘煤礦褶皺對煤層水文地質影響分析

李超
（兗礦東華建設有限公司地礦建設分公司,山東鄒城273500）

摘 要:本文對東灘煤礦地層、含煤地層、構造、褶皺構造進行了簡述，通過突水統(tǒng)計、鉆探分析、井下探放水資料等內容對褶皺影響煤層水文地質進行了分析，本井田內褶皺軸部地層斷層、裂隙往往比較發(fā)育，這既是儲水空間又是突水通道。向斜軸部若排水不及時，常會形成采空區(qū)積水，對鄰近的工作面開采造成影響。

關鍵詞:褶皺；突水；探放水；突水事故

1　地層情況

東灘煤礦位于兗州煤田東部，主要含煤地層為石炭—二疊系的山西組和太原組，煤系和煤層沉積穩(wěn)定，屬華北型含煤巖系。鉆孔揭露地層自下而上有：奧陶系（O）、石炭系（C）、二疊系（P）、侏羅系（J）和第四系（Q）。

2　含煤地層

本井田主要含煤地層為山西組和太原組，兩組地層平均總厚度315.88m。山西組含煤5層，太原組含煤22層，煤層平均總厚度20.09m，含煤系數(shù)6.36%?？刹擅簩?1層，平均總厚度13.57m，可采煤層含煤系數(shù)4.30%。其中主要可采煤層3（3上）、3下、3下1、16上、17煤層，平均總厚度10.79m，占可采煤層平均厚度的79.51%。

山西組的2、3煤層以及太原組的6煤層位于含煤地層的上部，稱之為上組煤；太原組的15上、16上、17、18上2煤層均位于含煤地層的下部，統(tǒng)稱為下組煤。

3　構造情況

本井田位于兗州向斜的核部和深部，以寬緩的褶皺為主，伴有一定數(shù)量的斷裂構造。井田內斷層發(fā)育有明顯的分區(qū)性，以一號井東斷層為界，西部構造相對簡單，東部斷層較發(fā)育。特別是在靠近嶧山斷層區(qū)域，由于受嶧山斷層的影響，斷層十分發(fā)育。井田未發(fā)現(xiàn)巖漿活動情況。東灘煤礦地質構造復雜程度為中等型。

4　褶皺概況

本井田地層產狀平緩，次一級褶皺發(fā)育，致使地層產狀不論其走向、傾向和傾角均有較大變化。地層走向大致以北30°～60°東為主，傾向北西或南東，傾角一般3°～9°，平均7°，最大23°（斷層帶除外），最小接近水平狀態(tài)。次級褶皺大部屬寬緩的、短軸的波狀褶皺，背斜向斜相鄰相間，定向排列，軸向總體以北東至北東東向為主。井田南端因受嶧山斷層影響，褶皺軸向轉為東西至北西西向。褶皺軸不僅在平面上有彎曲，而且在剖面上有起伏。

5　褶皺對煤層水文地質影響分析

褶皺構造的發(fā)育使煤層發(fā)生起伏，局部地區(qū)煤層傾角變大，工作面回采過向斜軸部后，由于該區(qū)域為煤層底板的低洼處，若排水不及時，常會形成采空區(qū)積水，對鄰近的工作面開采造成影響。如14310老空水在C8向斜軸部附近，14312、14300老空水在C6向斜軸部等。

褶皺軸部地層受到的拉伸或擠壓力較強，斷層、裂隙往往比較發(fā)育；而斷層、裂隙不僅是突水的主要通道，而且還具有良好的儲水空間；既具有聯(lián)系和溝通各種水源的功能，還起到透水和儲水的作用。由以往資料統(tǒng)計，C8，C7，C6附近是3煤頂板砂巖富水部位及突水最集中的部位。自建井以來，14次頂板突水中，該構造部位突水10次，占全礦3煤頂板突水點總數(shù)的2/3。證明褶皺構造具有較好的儲水和導水性。從突水量上也能大體反映出這種特性。距C7背斜軸較近的突水點(T10，T14)較距背斜軸較遠的突水點(T12，T13)，突水量大，由于應力集中，裂隙也更為發(fā)育。尤其是離C6向斜軸較近處的T15點水量明顯增大。這些均說明構造對裂隙含水空間的影響，同一巖層當其離構造較近處，裂隙一般較為發(fā)育，富水性也較好。井田內的褶皺特別是向斜的核部和兩側，裂隙發(fā)育，匯水條件好，是生產中易發(fā)生突水的區(qū)域。井下涌水資料證實，采掘工作面位于向斜核部和兩翼處往往出現(xiàn)涌水，局部甚至發(fā)生較大突水。如4301-1運順、4305-1運順掘進至C4向斜軸部，巷頂巖層裂隙發(fā)育，出現(xiàn)淋水；143上09（東）運順C8向斜軸部發(fā)生突水，最大涌水量500m3/h(1999年10月27日)。2001年7月8日一采區(qū)回風上山揭露頂板砂巖，裂隙發(fā)育，最大涌水量50m3/h；2004年2月25日1304運順掘進至C8向斜的南翼，超前探水，鉆孔最大放水量69.5 m3/h；因緩傾斜背斜造成細砂巖裂隙發(fā)育，背斜軸部滲水造成143上06-1運順巷道分散淋水，最大涌水量1.20m3/ h。褶皺軸部附近是突水的主要部位之一，據(jù)鉆孔資料，分布在C8 向斜軸附近的鉆孔中，多數(shù)出現(xiàn)過不同層段的漏水或全漏現(xiàn)象，有些鉆孔在2～3個層段發(fā)生過漏水或全漏，而且在這些漏水較嚴重的鉆孔附近曾發(fā)生過東灘礦4次較大突水中的2次。

14310綜放工作面受C8向斜構造的影響，向斜軸部區(qū)域頂板砂巖裂隙較發(fā)育，3煤頂板砂巖含水層局部富水性較好。2010年4月4日中工作面回采至2#收尺點東2.5 m時，在軌順端頭165#～175#架后采空區(qū)內開始出水，經分析煤頂板砂巖含水層為主要充水水源，導水通道為導水裂隙帶。利用瞬變電磁法對14310（東）工作面軌順進行了3煤頂板砂巖富水性探測，共探測出5處異常區(qū)。為超前疏放含水層水，降低回采期間涌水峰值及涌水量，在14310（東）綜放工作面軌順下部泄水巷內施工10個探放水鉆孔，截止到5月11日14310（東）工作面總放水量5.3萬m3。

綜上所述，東灘井田褶皺的發(fā)育導致煤層底板起伏不平，使得工作面多處形成老空積水區(qū)，對鄰近工作面的開采產生影響。褶皺軸部，斷層、裂隙往往比較發(fā)育；而斷層、裂隙不僅是突水的主要通道，而且還具有良好的儲水空間；井田內的褶皺特別是向斜的核部和兩側，裂隙發(fā)育，匯水條件好，是生產中易發(fā)生突水的區(qū)域。

下組煤開采受十三灰、十四灰和奧灰含水層影響較大，褶皺軸部發(fā)育的斷層和裂隙會破壞煤層底板隔水層的隔水性，在這些區(qū)域內易發(fā)生突水事故。因此，下組煤開采時要高度重視褶皺構造對底部隔水層隔水性的破壞。

參考文獻：

[1]《煤礦防治水規(guī)定》（2009）.

[2]《煤礦地質工作規(guī)定》（2013）.

[3]《煤礦床水文地質、工程地質及環(huán)境地質勘查評價標準》（MT/T 1091-2008）.

作者簡介：李超（1988-），男，山東鄒城人，工程師，主要從事:地質勘查工作。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.117