研究煤層厚度變化的地質(zhì)成因

李奎水

摘 要：離層水害是一種罕見(jiàn)的危害性，其危害十分嚴(yán)重。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，要根據(jù)煤礦的實(shí)際情況，對(duì)煤礦頂板離層水害產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并且要依據(jù)分析結(jié)果，制定相應(yīng)防治方法，確保類似條件面開(kāi)采的合理性與安全性。

關(guān)鍵詞：煤礦頂板；水害成因；防治方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.080

長(zhǎng)城三號(hào)井田屬內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯上海廟煤田西部芒哈圖勘查區(qū)；井田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂托克前旗西約56km處，西南距銀川市40km，距離新上海廟鎮(zhèn)23km。煤礦在開(kāi)采過(guò)程中面臨許多災(zāi)害，頂板離層水害是其中較為嚴(yán)重的一種，因此加強(qiáng)對(duì)離層水害的分析。

1 水害的形成原因

1.1 相鄰礦區(qū)地質(zhì)水文特征因素

長(zhǎng)城一號(hào)：2007年12月投產(chǎn)，斜井開(kāi)拓方式。已開(kāi)采3煤、9煤，采用綜采采煤工藝，全部跨落法頂板管理，2008～2012年礦井統(tǒng)計(jì)涌水量最大435m3/h，最小109m3/h，年平均132～215 m3/h。

長(zhǎng)城二號(hào)：2008年1月由新汶礦業(yè)集團(tuán)收購(gòu)接管，采用斜井開(kāi)拓，在建井過(guò)程中遇水較大，井筒施工工期拖延一年半。礦井于2009年10月礦井建成并試生產(chǎn)。開(kāi)采山西組1、3、5煤層和太原組9煤層。礦井生產(chǎn)主要充水含水層為山西組和太原組煤層頂?shù)装迳皫r，以靜儲(chǔ)存量為主。礦井合計(jì)涌水量最大350m3/h，最小230m3/h，正常情況下涌水量在240～250m3/h之間，主要水害有新近系礫巖水、煤層頂板砂巖水及老空積水。對(duì)分析臨近礦井用水量的具體來(lái)源進(jìn)行分析，在對(duì)該礦井進(jìn)行開(kāi)采后，采空區(qū)積水及煤層頂板含水層含水。

1.2 地層及構(gòu)造因素

（1）層狀裂隙充水。礦區(qū)的巖石成巖初期，成巖時(shí)間段，巖石上會(huì)出現(xiàn)一定的裂隙，并且形成的層狀將會(huì)存在于不同巖性的改變中，這將會(huì)為存儲(chǔ)地下水提供便利的條件。通過(guò)觀測(cè)可以發(fā)現(xiàn)裂隙的發(fā)育在實(shí)際中會(huì)呈現(xiàn)出不均勻的特性，并且不同地段的涌水量和透水性也會(huì)存在一定差異，通過(guò)巷道對(duì)含水層進(jìn)行接露時(shí)，會(huì)存在較大的涌水量[1]。

（2）構(gòu)造裂隙充水。構(gòu)造裂隙包括斷層破碎帶、巖層褶皺、節(jié)理裂隙等多種，這些裂隙都是富集帶的導(dǎo)水通道。因此，構(gòu)造裂隙帶充水對(duì)礦床開(kāi)采和井巷工程常造成一定威脅。

長(zhǎng)城三號(hào)井田整體形態(tài)為向東傾斜的單斜構(gòu)造，西高東低，地層傾角變化不大， 雙井梁逆斷層以西約為5～24?，雙井梁逆斷層以東約為5～19?。區(qū)內(nèi)存在4個(gè)背斜和3條區(qū)域斷層，其中雙井梁逆斷層、架子梁逆斷層和西部的黑梁逆斷層把全區(qū)分割成疊瓦狀的三片區(qū)域，斷層?xùn)|盤上升。受區(qū)內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)場(chǎng)應(yīng)力的牽引作用，在各條逆斷層附近形成局部的背斜構(gòu)造。

（3）開(kāi)采造成的裂隙充水。由于煤層開(kāi)采后將引起上方巖層冒落所形成的冒落帶及導(dǎo)水裂隙帶，一旦延伸到上部含水層或剝蝕面時(shí)，將使各含水層間發(fā)生水力聯(lián)系[2]。特別是上部煤層開(kāi)采后，必然導(dǎo)致礦區(qū)原有地下水流場(chǎng)發(fā)生改變而形成新的開(kāi)采條件下的地下水流場(chǎng)。因此，各煤層在開(kāi)采時(shí)產(chǎn)生的裂隙通道是礦床充水的主要因素。

經(jīng)對(duì)5煤和9煤開(kāi)采后頂板冒落帶及導(dǎo)水裂隙帶高度計(jì)算，5、9煤層導(dǎo)水裂隙帶（包括冒落帶）最大高度遠(yuǎn)小于上覆基巖厚度，5煤層導(dǎo)水裂隙帶最大高度僅切入到石盒子組底部，故5煤層充水以山西組砂巖裂隙水為主，石盒子組砂巖裂隙含水層次之。9煤層導(dǎo)水裂隙帶最大高度切入到山西組上部，其充水主要為太原組、山西組砂巖裂隙含水層，上覆石盒子組、新近系及第四系含水層對(duì)9煤層充水影響較小。但由于本井田東部、西部各發(fā)育一條較大的斷層，并伴生有次一級(jí)的小斷層，因此容易引發(fā)頂板離層水害。

2 頂板離層水害的防治措施

頂板離層水害對(duì)煤礦的安全開(kāi)采會(huì)造成較為嚴(yán)重的影響，在具體開(kāi)采過(guò)程中，要想確保開(kāi)采的合理性，就必要做好對(duì)頂板離層水害的防治，在具體防治過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面入手：

（1）在現(xiàn)有井檢孔成果與勘探資料的基礎(chǔ)上，針對(duì)礦井水文的地質(zhì)情況進(jìn)行進(jìn)一步的分析與探討，對(duì)各個(gè)含水層的水文進(jìn)行詳細(xì)檢查， 獲取可靠的數(shù)據(jù)支持，同時(shí)還要查明單位涌水量等各項(xiàng)基本地質(zhì)參數(shù)內(nèi)容。對(duì)于礦區(qū)內(nèi)，條件模糊的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)依據(jù)具體情況，做好相應(yīng)的水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探設(shè)計(jì)。

（2）嚴(yán)格的依據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》中的具體要求，構(gòu)建防治基礎(chǔ)臺(tái)帳，并且要依據(jù)具體情況做好相應(yīng)的完善工作，同時(shí)，要仔細(xì)整理、收集信息，利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)收集到的信息進(jìn)行管理，并且要對(duì)收集到的信息進(jìn)行長(zhǎng)期保存，以便日后使用。

（3）建井期間內(nèi)，對(duì)與礦井相關(guān)的水文地質(zhì)資料進(jìn)行詳細(xì)的收集、整理、分析，從而為建井后，移交生產(chǎn)，提供相應(yīng)的基礎(chǔ)資料，實(shí)現(xiàn)水害的合理防治。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)構(gòu)建健全的水害防治崗位責(zé)任制、水害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等制度，實(shí)現(xiàn)對(duì)水害的全面防治，降低水害的發(fā)生的發(fā)生幾率[3]。

（4）礦井要依據(jù)水害的實(shí)際情況，配備專業(yè)的治水技術(shù)人員，在工作開(kāi)展期間，要配備放水設(shè)備，構(gòu)建專門探防水作業(yè)隊(duì)伍，確保治水工作的順利進(jìn)行。此外，在井巷工程進(jìn)入到二期工程前，需要針對(duì)工程的具體情況，構(gòu)建與工程相符的永久排水設(shè)施，并且要合理的將其投入到生產(chǎn)使用中，要確保其完好性，同時(shí)要具有良好的排水能力，確保其性能足夠優(yōu)秀。

（5）建設(shè)礦井過(guò)程中，各個(gè)單項(xiàng)工程在具體作業(yè)中都要具有明確、符合工程的防治水措施，并且要組織作業(yè)人員學(xué)習(xí)。

（6）井下作業(yè)過(guò)程中，要技術(shù)隊(duì)施工范圍內(nèi)封閉鉆口進(jìn)行檢查，如果在檢查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)封閉質(zhì)量存在問(wèn)題，為了避免安全事故的發(fā)生，應(yīng)重新封孔。在掘進(jìn)過(guò)程中，在工作要配備探放水設(shè)備，設(shè)備的數(shù)量和性能需要滿足施工需求。

（7）礦井在實(shí)際生產(chǎn)中必須堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，采取綜合防治水措施，防止水害事故的發(fā)生。

3 結(jié)束語(yǔ)

頂板離層水害雖然是一種罕見(jiàn)的水害形式，但是由于其具有危害大、發(fā)生突然等特點(diǎn)，因此必須加強(qiáng)對(duì)其的分析與探討。針對(duì)頂板離層水害的成因進(jìn)行分析，綜合制定防治措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]王經(jīng)明，喻道慧.煤層頂板次生離層水害成因的模擬研究[J]. 巖土工程學(xué)報(bào)，2010（02）：231-236.endprint