楊河井田32071工作面底板阻滲性評(píng)價(jià)

肖帥軍

摘 要：楊河井田32071工作面作為三二采區(qū)最南部的工作面，回采期間將受浮山寨斷層影響，建立模型對(duì)其二1煤層完整和有構(gòu)造底板阻滲性進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，得到底板阻滲性與實(shí)際水壓對(duì)比危險(xiǎn)性的分布規(guī)律，能為底板水防治提供有效的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：底板；阻滲性；評(píng)價(jià)

楊河井田32051工作面靠近浮山寨斷層附近，分別在2005年和2011年發(fā)生了兩次奧灰突水事故，造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失。32071工作面與32051工作面緊鄰，處于32051工作面以南，地質(zhì)條件類似，更接近浮山寨斷層。因此，有必要研究32071工作面二1煤底板阻滲性能，評(píng)價(jià)其安全帶壓開采的可行性。

1 評(píng)價(jià)模型的建立

建立巖體的抗?jié)B強(qiáng)度Pm作為斷層帶巖體的實(shí)際阻滲能力評(píng)價(jià)參數(shù)[1-5]，單位為MPa，具體表達(dá)為：

其中，hi為第i層段巖層厚度（m）；P0i為i層段的單位厚度所具有的抗?jié)B強(qiáng)度（MPa/m）。

根據(jù)巖層結(jié)構(gòu)類型或裂隙發(fā)育程度對(duì)平均抗?jié)B強(qiáng)度P0i量化賦值[6-8]：

式中，Pwi為i分層最大導(dǎo)滲水壓力（MPa）；λi為i分層側(cè)壓力系數(shù)；γ為i分層覆巖的平均重度（kN/m3）；Hi為i分層覆巖厚度（m）；Mi為i分層厚度（m）；αi為折減系數(shù)。

根據(jù)32051突水資料，確定二1煤底板對(duì)應(yīng)的平均阻滲強(qiáng)度推薦值，如表1所示。

2 斷層帶阻滲條件

（1）浮山寨斷層。

根據(jù)4906鉆孔被浮山寨斷層切穿情況，建立如圖1所示的浮山寨斷層阻滲性計(jì)算模型圖。

根據(jù)阻滲性計(jì)算模型，浮山寨斷層抗?jié)B強(qiáng)度為：

與實(shí)際奧灰水水壓相比，該抗?jié)B強(qiáng)度較小，不足以抵消下伏奧灰水的水壓，是底板阻滲的薄弱地段，潛在突水危險(xiǎn)性大。

（2）F32支斷層。

在32071工作面內(nèi)，根據(jù)采巷揭露情況共發(fā)現(xiàn)F32支斷層6條，這些斷層均為高角度的正斷層，其中對(duì)開采有影響的有四條，分別為F32-8、F32-9、F32-10、F32-13支斷層。綜合考慮斷層帶和采動(dòng)破壞帶的阻滲強(qiáng)度，建立如圖2所示的斷層阻滲性計(jì)算模型。

根據(jù)阻滲性計(jì)算模型，F(xiàn)32支斷層的抗?jié)B強(qiáng)度計(jì)算公式為：

其中h2為斷層部位底板采動(dòng)破壞帶厚度（m）；為采動(dòng)破壞帶阻滲強(qiáng)度（MPa/m）；L為斷層帶有效阻滲段斜長(zhǎng)（m）；為斷層破碎帶阻滲強(qiáng)度（MPa/m）。

根據(jù)上式計(jì)算得F32各支斷層阻滲強(qiáng)度如表2所示。

3 二1煤底板阻滲性評(píng)價(jià)

由表2可知，斷層破碎帶的抗?jié)B強(qiáng)度主要取決于沿?cái)鄬訋в行ё铦B段的長(zhǎng)度。

（1）斷層擾動(dòng)帶是底板阻滲的薄弱部位。正常結(jié)構(gòu)條件下，二1煤底板對(duì)O2灰的抗?jié)B強(qiáng)度在5.6～9.17MPa之間，與其相比32071工作面內(nèi)F32支斷層對(duì)O2灰水的抗?jié)B強(qiáng)度只有3.71～4.45MPa，較正常底板條件下小1.9～4.42MPa，斷層的存在，大大降低了底板的阻滲能力，是底板阻滲性的薄弱點(diǎn)。

（2）斷層破碎帶為突水危險(xiǎn)區(qū)域。與32071工作面二1煤底板O2灰水壓相比，F(xiàn)32-8、F32-9、F32-10處底板抗?jié)B強(qiáng)度與實(shí)際水壓相當(dāng)，處于臨界狀態(tài)，F(xiàn)32-13處斷層破碎帶抗?jié)B強(qiáng)度明顯低于底板實(shí)際水壓，突水危險(xiǎn)性大，在32071工作面和臨界32051工作面開采中，均出現(xiàn)過沿?cái)鄬悠扑閹У某鏊鹿?，說明斷層帶為底板突水的潛在危險(xiǎn)區(qū)域。

4 結(jié)論

F32-10、F32-13及浮山寨斷層處底板抗?jié)B強(qiáng)度分別為4.39MPa、3.71MPa和2.80MPa，表現(xiàn)出越靠近浮山寨斷層，抗?jié)B強(qiáng)度越小、阻滲能力越弱的特點(diǎn)，這與正常結(jié)構(gòu)條件下，根據(jù)32071工作面鉆孔處得出的底板阻滲性特點(diǎn)變化規(guī)律一致，特別是在浮山寨斷層時(shí)，該斷層和4906鉆孔點(diǎn)的抗?jié)B強(qiáng)度只有2.80MPa，遠(yuǎn)低于底板的實(shí)際水壓，因此浮山寨斷層是影響32071工作面的安全回采的主要因素。

參考文獻(xiàn)

[1]張蕊.帶壓開采底板構(gòu)造裂隙帶活化導(dǎo)滲機(jī)制[D].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2014.

[2]王忠昶.礦井底板巖層阻水性能的研究[D].山東科技大學(xué)，2003.

（作者單位：鄭煤集團(tuán)楊河煤業(yè)有限公司）