深部煤層底板太灰水疏降研究

姜濤++劉啟蒙

摘要：指出了隨著深部煤層的開(kāi)采，其上覆水壓力會(huì)有所增加，而水壓越大，底板突水的可能性會(huì)越大。以楊莊煤礦Ⅳ1、Ⅳ2采區(qū)為例，在采區(qū)6煤底板灰?guī)r水文地質(zhì)特征研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地分析了該采區(qū)灰?guī)r水的可疏降性，并對(duì)其效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，從而保障Ⅳ1、Ⅳ2采區(qū)6煤的安全開(kāi)采，為相似礦井太灰水疏降提供借鑒。

關(guān)鍵詞：楊莊煤礦；底板突水；水文地質(zhì)條件；太灰水疏降

中圖分類(lèi)號(hào)：TD82

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2017）10020102

1 研究區(qū)灰?guī)r水文地質(zhì)特征

1.1 太灰水文地質(zhì)特征

Ⅳ1、Ⅳ2采區(qū)位于戴圩子向斜的核部，采區(qū)6煤底板太灰灰?guī)r水的富水性在向斜兩翼具有較大的差異。根據(jù)礦井井下資料顯示，太灰灰?guī)r水有如下特點(diǎn)。

（1）放水試驗(yàn)期間，東南翼的水位回復(fù)明顯快于西北翼，表明太灰含水層的集中補(bǔ)給在東南翼。兩翼太灰水位長(zhǎng)期保持在30m的水位差，說(shuō)明在向斜軸部有類(lèi)似“阻水帶”式的弱滲透區(qū)存在。

（2）1～4灰各分層本身水力聯(lián)系密切，但垂向上水力聯(lián)系存在差異。1～4灰含水層滲透性極不均勻，導(dǎo)水系數(shù)相差百倍。

（3）太灰含水層深部巖溶發(fā)育差的特點(diǎn)，此特點(diǎn)有利于深部開(kāi)采的Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅲ63采區(qū)。

1.2 奧灰水文地質(zhì)特征

Ⅳ1、Ⅳ2采區(qū)6煤底板奧灰水的主要有如下特點(diǎn)。

（1）奧灰在井田范圍內(nèi)為埋藏型，在井田東部為裸露型。接受東部低山丘陵大氣降水補(bǔ)給，同時(shí)青龍斷裂形成另外的補(bǔ)給通道，徑流方向?yàn)闁|南翼向西北翼。

（2）含水空間以溶蝕裂隙為主，巖溶裂隙發(fā)育不均勻，一般隨著深度的增加巖溶裂隙發(fā)育逐漸減弱，巖溶發(fā)育下限為-400 m。

（3）根據(jù)井田內(nèi)鉆孔抽水試驗(yàn)：q=0.056～0.244 L/（s·m），K=2.52～5.98 m/d，富水性弱～中等，說(shuō)明試驗(yàn)區(qū)域奧灰?guī)r溶裂隙發(fā)育較差，未形成富水性強(qiáng)的徑流通道。

1.3 太灰與奧灰之間的水力聯(lián)系

根據(jù)已有抽水資料及相關(guān)研究，Ⅳ1、Ⅳ2采區(qū)6煤底板奧灰與太灰的水力聯(lián)系表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）礦井東南翼為1～4灰隱伏露頭，該處發(fā)育一條青龍山逆掩斷層，造成奧灰與太灰對(duì)接。奧灰是太灰主要的補(bǔ)給來(lái)源，太灰接受奧灰補(bǔ)給的形式為垂向越流補(bǔ)給和側(cè)向補(bǔ)給。垂向越流補(bǔ)給通道為構(gòu)造裂隙及斷裂構(gòu)造，主要集中在井田東南翼；側(cè)向補(bǔ)給區(qū)域集中在東南邊界，補(bǔ)給通道為傾向斷層。

（2）在天然條件下，奧灰含水層對(duì)太灰含水層的補(bǔ)給雖穩(wěn)定，但其強(qiáng)度有限，在大部分區(qū)域并未表現(xiàn)出奧灰與太灰具有明顯水力聯(lián)系。

2 研究區(qū)6煤底板灰?guī)r疏降性研究

2.1 太灰含水層以往疏降性研究

根據(jù)以往工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)越靠近深部，灰?guī)r富水性越弱，越易于疏降。只要放水孔參數(shù)合理、終孔位置恰當(dāng)，在一定疏放水量拉動(dòng)下，便可實(shí)現(xiàn)安全開(kāi)采[1～3]。

針對(duì)灰?guī)r富水不均一的特點(diǎn)，改變傳統(tǒng)的布孔方式，垂直NE向?qū)严抖啻蚩?，打小角度孔。在查清礦井灰?guī)r賦水規(guī)律的基礎(chǔ)上，按階梯疏降的設(shè)計(jì)思路，科學(xué)布孔。充分利用灰?guī)r含水層垂向分帶性的特點(diǎn)，集中在淺部，深淺布置疏降孔，見(jiàn)圖1。利用現(xiàn)有的巷道系統(tǒng)，在戴圩孜向斜的淺部，Ⅲ63進(jìn)風(fēng)石門(mén)、Ⅳ1上山上部和NⅢ635放水巷施工放水孔3處；在-500軌道巷施工放水孔4處，在戴圩孜向斜的深部-750放水石門(mén)施工放水孔1處。

2.2 研究區(qū)灰?guī)r含水層疏降后效果評(píng)價(jià)

疏降效果明顯，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。位于淺部Ⅲ63進(jìn)風(fēng)石門(mén)、Ⅳ1人行上山上部、NⅢ635放水巷和-500軌道巷放水孔，新增放水量780 m3/h，并打開(kāi)前期施工的放水孔，現(xiàn)Ⅳ1、Ⅳ2采區(qū)合計(jì)放水能力1000 m3/h，累計(jì)放水300萬(wàn)m3。NⅢ635工作面太灰水位降至-447 m以下，突水系數(shù)小于0.0074 MPa/m。Ⅳ2采區(qū)太灰水位降低186 m，水位降至-401 m，Ⅳ621首采工作面突水系數(shù)0.046 MPa/m，已具備安全開(kāi)采的條件。

3 結(jié)論

分析了Ⅳ1、Ⅳ2采區(qū)6煤底板開(kāi)采受到的灰?guī)r水威脅，為實(shí)現(xiàn)6煤的安全開(kāi)采，在分析底板太灰、奧灰水文地質(zhì)特征及其水力聯(lián)系的基礎(chǔ)上，對(duì)底板灰?guī)r水進(jìn)行了疏降分析研究，主要取得以下結(jié)論。

（1）通過(guò)對(duì)太灰、奧灰水文地質(zhì)特征的分析，太灰、奧灰在平面上具有分區(qū)性；垂向上具有分帶性，且具有各自的獨(dú)立性。

（2）對(duì)太灰含水層以往疏降性研究說(shuō)明：根據(jù)富水性不均一的特點(diǎn)，選擇在垂直NE向?qū)严抖啻蚩?，打小角度孔的方法，可有效的進(jìn)行疏降。

（3）通過(guò)疏降，取得了預(yù)期目標(biāo)，Ⅳ1、Ⅳ2采區(qū)6煤底板太灰水位均降低，且降至安全水頭值以下，通過(guò)疏降達(dá)到6煤安全開(kāi)采的條件，疏降效果較為明顯。

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