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      東灘煤礦褶皺對煤層水文地質影響分析

      2016-01-04 15:53:21兗礦東華建設有限公司地礦建設分公司山東鄒城273500
      山東工業(yè)技術 2016年1期
      關鍵詞:突水褶皺

      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

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