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采，其上覆水壓力會有所增加，而水壓越大，底板突水的可能性會越大。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，并對其效果進(jìn)行了評價，從而保障Ⅳ1、Ⅳ2采區(qū)6煤的安全開采，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

中圖分類號：TD82

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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。

（1）放水試驗期間，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。兩翼太灰水位長期保持在30m的水位差，說明在向斜軸部有類似“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，此特點有利于深部開采的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。

（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，同時青龍斷裂形成另外的補(bǔ)給通道，徑流方向為東南翼向西北翼。

（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：q=0.056～0.244 L/（s·m），K=2.52～5.98 m/d，富水性弱～中等，說明試驗區(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，造成奧灰與太灰對接。奧灰是太灰主要的補(bǔ)給來源，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下，便可實現(xiàn)安全開采[1～3]。

針對灰?guī)r富水不均一的特點，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，集中在淺部，深淺布置疏降孔，見圖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、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價

疏降效果明顯，實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。位于淺部Ⅲ63進(jìn)風(fēng)石門、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，并打開前期施工的放水孔，現(xiàn)Ⅳ1、Ⅳ2采區(qū)合計放水能力1000 m3/h，累計放水300萬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，已具備安全開采的條件。

3 結(jié)論

分析了Ⅳ1、Ⅳ2采區(qū)6煤底板開采受到的灰?guī)r水威脅，為實現(xiàn)6煤的安全開采，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）通過對太灰、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，且具有各自的獨立性。

（2）對太灰含水層以往疏降性研究說明：根據(jù)富水性不均一的特點，選擇在垂直NE向?qū)严抖啻蚩祝蛐〗嵌瓤椎姆椒?，可有效的進(jìn)行疏降。

（3）通過疏降，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，通過疏降達(dá)到6煤安全開采的條件，疏降效果較為明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1]

郭奉賢， 王春城. 煤礦開采方法[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社， 2014.

[2]葛家德， 王經(jīng)明. 疏水降壓法在工作面防治水中的應(yīng)用[J]. 煤炭工程， 2007（8）： 63～65.

[3]周興旺， 李明遠(yuǎn). 全國礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會議論文選集（上冊）[M]. 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 2004.

[4]蔡夢雅，劉啟蒙.新集二礦F10斷水層含水性分析[J].綠色科技，2016（20）：44～46.

[5]秦俊林，胡友彪，許春耕，等.新疆恒源煤礦新近系水體采動等級評價[J].綠色科技，2015（1）：216～218.endprint