西山煤田麥地掌煤礦奧灰水對(duì)煤層開(kāi)采的影響及對(duì)策

王　鑫

(太原市梗陽(yáng)實(shí)業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司麥地掌煤礦)

奧灰含水層是煤系地層沉積的基底，其具有良好的巖溶水通道，并具有補(bǔ)給強(qiáng)、水壓高、水量大之特點(diǎn)，當(dāng)煤層底板隔水能力弱或有斷層、陷落柱等構(gòu)造存在時(shí)，下伏奧灰承壓水在高水頭壓力作用下，直接涌入礦井。西山煤田麥地掌煤礦開(kāi)采2#煤層時(shí)奧灰水局部帶壓，因此分析研究了該區(qū)奧灰含水層等水文地質(zhì)資料，對(duì)礦井的安全開(kāi)采起著至關(guān)重要的作用。

酒店后場(chǎng)管理人員區(qū)域的溫度舒適性沒(méi)有前場(chǎng)要求高，從成本的角度考慮，可以采用非聯(lián)網(wǎng)型溫控面板，直接在本地控制即可滿足要求，若某些酒管需要遠(yuǎn)程控制，可以采用非聯(lián)網(wǎng)型溫控面板+BA樓控集中控制。

1　礦井概況

麥地掌井田位于山西省太原市清徐縣馬峪鄉(xiāng)麥地掌村，向南約10 km處為清徐縣城。井田內(nèi)可采煤層有02、2、6、8、9共5層，可采儲(chǔ)量9 403萬(wàn)t，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力120萬(wàn)t/a，服務(wù)年限56 a，礦井自2012年9月破土動(dòng)工，于2017年9月批準(zhǔn)進(jìn)入聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)階段，現(xiàn)正開(kāi)采2#煤層。

2　礦井地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)況

西山煤田位于山西省中部，太原市以西，清交礦區(qū)處于西山煤田東南邊緣，礦區(qū)總體為一走向北東、向北西傾斜的單斜構(gòu)造，在此背景上發(fā)育著一系列褶曲和斷裂構(gòu)造。麥地掌井田處于清交礦區(qū)的東北角，井田總體為走向近南北向向西傾斜的單斜構(gòu)造，受區(qū)域構(gòu)造影響井田內(nèi)主要發(fā)育峪道川向斜及F1、F2、F66斷層等地質(zhì)構(gòu)造。在此背景上使地層走向又發(fā)育次一級(jí)的地層產(chǎn)狀轉(zhuǎn)折變化，地表地層傾角6°～18°，向下至煤系傾角變緩為2°～11°，勘探階段井田內(nèi)揭露2條斷層及2個(gè)陷落柱構(gòu)造，在基建過(guò)程中巷道揭露53個(gè)陷落柱及70條小斷層，揭露的斷層絕大部分落差小于3 m，井田陷落柱相對(duì)較發(fā)育，但多數(shù)陷落柱未塌陷到地表，單個(gè)陷落柱在平面上呈圓形或橢圓形，在剖面上呈倒錐形，對(duì)煤層的破壞直徑一般為30～120 m。據(jù)井田東鄰的官地煤礦在開(kāi)采過(guò)程中證實(shí)，該地區(qū)陷落柱平均18個(gè)/km2陷落柱，陷落柱面積占開(kāi)采面積的5.2%，井田內(nèi)未見(jiàn)巖漿巖?？傊飿?gòu)造復(fù)雜程度屬簡(jiǎn)單類(lèi)。

where S was the area of the longitudinal section of the SCR.

3　奧灰水對(duì)2#煤層開(kāi)采影響分析

3.1　井田內(nèi)奧灰水的富水特征

麥地掌煤礦發(fā)現(xiàn)3條落差大于10 m以上的斷層，在生產(chǎn)過(guò)程中又揭露53個(gè)陷落柱及70條小斷層，均未出現(xiàn)導(dǎo)水現(xiàn)象，根據(jù)已揭露的地質(zhì)及水文地質(zhì)資料來(lái)看，井田內(nèi)揭露的陷落柱及大斷層的斷層帶內(nèi)的巖石膠結(jié)程度均較好，井田內(nèi)暫未發(fā)現(xiàn)導(dǎo)水?dāng)鄬蛹皩?dǎo)水陷落柱。

礦井必須堅(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，根據(jù)井田的實(shí)際情況，采用瞬變電磁法等物探方法進(jìn)行超前探查，然后根據(jù)物探結(jié)果進(jìn)行必要探放水工作。根據(jù)探查情況綜合研究確定防治水措施，通?？刹捎昧粼O(shè)防水煤柱、注漿加固構(gòu)造帶或調(diào)整采掘工作面寬度，從而控制底板采動(dòng)破壞深度等方式預(yù)防水害發(fā)生。生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)對(duì)斷層及陷落柱的含、導(dǎo)水性進(jìn)一步研究，特別對(duì)于陷落柱垂向上隔水性能的變化進(jìn)行必要的探查研究[2]。

通過(guò)對(duì)井田內(nèi)的地質(zhì)及水文地質(zhì)條件分析，麥地掌煤礦帶壓開(kāi)采充水途徑是導(dǎo)水構(gòu)造，加強(qiáng)導(dǎo)水構(gòu)造的探測(cè)預(yù)報(bào)是礦井防治工作的重點(diǎn)。

據(jù)井田相鄰小回溝井田上馬家溝組與峰峰組混合抽水試驗(yàn)，其單位涌水量為0.003 L/(s·m)，滲透系數(shù)為0.003 65 m/d。含水層富水性弱，水質(zhì)類(lèi)型屬SO4· HCO3-Ca·Na。另?yè)?jù)井田南部5.8 km處的鑫泰煤礦T3號(hào)孔，上馬家溝組與峰峰組混合抽水試驗(yàn)，其單位涌水量為0.000 75 L/(s·m)，滲透系數(shù)為0.006 5 m/d，含水層富水性弱。

補(bǔ)充勘探施工的B1號(hào)鉆孔揭露該地層141.48 m，在B1號(hào)鉆孔中對(duì)奧陶系中統(tǒng)峰峰組及上馬家溝組進(jìn)行了混合穩(wěn)定水位觀測(cè)，其水位標(biāo)高為849.96 m。據(jù)井田西部C22號(hào)水文孔，峰峰組和上馬家溝組混合抽水資料，靜止水位標(biāo)高為874.86 m，恢復(fù)水位標(biāo)高為871.82 m，鉆孔單位涌水量?jī)H為0.000 8 L/(s·m)，滲透系數(shù)為0.000 26 m/d，井田南部李家樓煤礦的LS-1號(hào)水文孔峰峰組的抽水資料水位標(biāo)高為837.385 m。

經(jīng)查看井田內(nèi)各鉆孔奧灰頂界與煤層底板的高差，井田內(nèi)2#煤層奧灰隔水層厚度在125～170 m。根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》突水系數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算得出2#煤層帶壓區(qū)奧灰突水系數(shù)在0.010～0.013 MPa/m。即在帶壓開(kāi)采區(qū)中沒(méi)有導(dǎo)水構(gòu)造存在的情況下，2#煤層開(kāi)采發(fā)生底板突水的可能性比較小[1]。

綜合以上資料及區(qū)域水文地質(zhì)分析，區(qū)內(nèi)的奧灰?guī)r溶含水層富水性弱。麥地掌井田范圍內(nèi)奧灰水位標(biāo)高為833～853 m。而2#煤層底板標(biāo)高為780～1 010 m，井田內(nèi)2#煤層屬局部帶壓開(kāi)采煤層。

3.2　井田內(nèi)奧灰水對(duì)煤層的開(kāi)采影響分析

（42）三角護(hù)蒴苔Calypogeia azurea Stotler＆ Crotz.Calypogeia trichomanis（L.） Cardat in Opiz.馬俊改（2006）；李粉霞等（2011）

一是建立風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別分類(lèi)評(píng)估制度。應(yīng)當(dāng)組織各單位對(duì)依照工藝流程，在所轄范圍對(duì)所有可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行識(shí)別匯總，并按照可能發(fā)生的概率大小以及影響程度進(jìn)行分類(lèi)評(píng)估。對(duì)于發(fā)生概率大影響程度高的風(fēng)險(xiǎn)源作為防控的重點(diǎn)；對(duì)于發(fā)生概率小影響程度大或者發(fā)生概率高影響程度低的風(fēng)險(xiǎn)源作為防控的次重點(diǎn)；而對(duì)于發(fā)生概率小影響程度低的風(fēng)險(xiǎn)源作為防控的一般重點(diǎn)。

井田內(nèi)揭露的地層由下到上有峰峰組、本溪組、太原組、山西組、上下石盒子組、石千峰組等地層，井田內(nèi)主要有太原組石灰?guī)r、砂巖裂隙含水層、山西組砂巖裂隙含水層、二疊系上下石盒子組砂巖裂隙含水層，各含水層均以靜儲(chǔ)水為主，補(bǔ)給量有限。抽水試驗(yàn)結(jié)果表明，上述含水層富水性弱，對(duì)煤層開(kāi)采影響不大。另有奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層，現(xiàn)就井田內(nèi)奧陶系石灰?guī)r巖溶裂隙含水層進(jìn)行詳細(xì)闡述。

4　安全技術(shù)措施

煤層底板以下奧陶系巖溶含水層富水性是影響礦井出水的重要因素，在垂向上奧陶系灰?guī)r上、下段的巖溶發(fā)育程度對(duì)突水危險(xiǎn)性影響也較大。根據(jù)鉆孔資料統(tǒng)計(jì)，奧陶系中統(tǒng)峰峰組地層厚度80～97 m，其中上部以淺灰、深灰色厚層狀石灰?guī)r、泥灰?guī)r為主，夾有白云質(zhì)灰?guī)r。下部以灰、灰白色角礫狀泥灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r為主，夾脈狀纖維石膏及層狀隱晶質(zhì)石膏，上下石膏帶分別賦存于此段上下部，中部以深灰色厚層狀石灰?guī)r、泥灰?guī)r及角礫狀白云質(zhì)灰?guī)r為主。

在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)多以教師“說(shuō)實(shí)驗(yàn)”的方式呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，一方面，教師考慮課時(shí)的安排，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)操作太過(guò)于耗時(shí)，更多的選擇教師“說(shuō)實(shí)驗(yàn)”，學(xué)生“記實(shí)驗(yàn)”的方式，雖見(jiàn)效快，但是嚴(yán)重抑制學(xué)生思維的發(fā)展和動(dòng)手能力的提升；另一方面，教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)的能力欠缺，缺少有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略，實(shí)驗(yàn)資源的開(kāi)發(fā)能力等，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率低。具體表現(xiàn)如下：

其次，生產(chǎn)過(guò)程中及時(shí)跟蹤收集地質(zhì)及水文地質(zhì)資料，分析預(yù)測(cè)構(gòu)造對(duì)采掘工作面的影響，對(duì)于異常構(gòu)造帶及時(shí)提出合理的處理意見(jiàn)，存在水害隱患時(shí)，嚴(yán)格按照“有疑必探，先探后掘”的原則進(jìn)行探放水。工作面回采前后，利用物探、鉆探等手段，查明工作面內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造，對(duì)影響生產(chǎn)的各類(lèi)構(gòu)造跟蹤觀察，分析研究其延展趨勢(shì)，總結(jié)工作面及附近區(qū)域主要地質(zhì)規(guī)律，重點(diǎn)要加強(qiáng)各工作面的井下水文地質(zhì)觀測(cè)工作，還要注意斷層構(gòu)造、陷落柱構(gòu)造的觀測(cè)、井巷出水點(diǎn)的觀測(cè)以及礦井涌水量的觀測(cè)，及時(shí)分析研究構(gòu)造帶涌水量變化規(guī)律，為該區(qū)的突水預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)積累資料，特別應(yīng)注意觀測(cè)斷裂帶延遲滯后型突水[3]。

此外，要制定符合礦井水文地質(zhì)條件的可靠的安全技術(shù)措施，在突水的危險(xiǎn)程度較高的區(qū)域，必須編制專(zhuān)門(mén)的帶壓開(kāi)采設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按照制定的安全技術(shù)措施和帶壓開(kāi)采設(shè)計(jì)進(jìn)行組織生產(chǎn)。

5　結(jié)　語(yǔ)

經(jīng)綜合分析麥地掌井田奧灰含水層的水文地質(zhì)條件，正常情況下2#煤層開(kāi)采發(fā)生底板突水的可能性較小，但仍應(yīng)加強(qiáng)大型導(dǎo)水構(gòu)造的探查。礦井自開(kāi)采2#煤層以來(lái)，在奧灰水帶壓開(kāi)采區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了安全生產(chǎn)。

[1]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦防治水規(guī)定[S]．北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.

[2]武強(qiáng).煤礦防治水手冊(cè)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2013.

[3]張正浩.煤礦水害防治技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.