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    礫巖含水層下安全開(kāi)采研究

    2019-05-07 11:04:42殷木群
    山東煤炭科技 2019年4期
    關(guān)鍵詞:礫巖平面圖富水

    殷木群

    (黑龍江龍煤鶴崗礦業(yè)有限責(zé)任公司振興煤礦,黑龍江 鶴崗 154100)

    1 水文地質(zhì)概況

    南部區(qū)3#煤層頂板距上覆石頭廟子礫巖層60m左右,該礫巖層厚度300m左右。構(gòu)造情況:該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,區(qū)內(nèi)有F29、 F30、 F46及f1~f6(實(shí)見(jiàn))次生斷層。3#層距上部石頭廟子礫巖層60m左右。煤層賦存:本區(qū)3#煤層厚度6~8m,煤層平均傾角18°,煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,在煤層的頂部為半暗煤、半亮煤互層、夾煤頁(yè)巖,中部有0.1m炭質(zhì)頁(yè)巖。該礦水文地質(zhì)類型為復(fù)雜型。主要水患為3#層上部石頭廟子含水礫巖層。

    2 水患及治理情況

    2.1 補(bǔ)堪工作

    2014年中國(guó)煤炭地質(zhì)總局華盛水文地質(zhì)勘查工程公司對(duì)該礦進(jìn)行了水文地質(zhì)補(bǔ)堪工作,編制了《振興煤礦水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探報(bào)告》,對(duì)整個(gè)振興區(qū)域的水文地質(zhì)情況進(jìn)行了全面分析,結(jié)論如下:

    (1)第四系砂礫石孔隙含水層厚度薄而不穩(wěn)定,多為透水不含水層,僅局部低洼地帶賦存,富水性弱。主要接受大氣降水和地表水補(bǔ)給。

    (2)白堊系下統(tǒng)石頭廟子組礫巖裂隙含水層厚度自西向東由薄漸厚,裂隙發(fā)育極不均勻,正常地段一般富水性弱,斷層帶及其附近,特別是斷層交匯、切割的密集帶,裂隙發(fā)育,富水性強(qiáng)。

    (3)白堊紀(jì)石頭河子組含煤組砂巖裂隙含水層裂隙一般不發(fā)育,富水性弱,在個(gè)別斷層帶及其附近,斷層交匯、切割的密集帶,裂隙較發(fā)育,富水性可達(dá)中等,主要接受露頭大氣降水入滲及其他含水層側(cè)向徑流補(bǔ)給。

    通過(guò)水文地質(zhì)調(diào)查、收集資料和綜合分析研究,查明了區(qū)內(nèi)主要含水層的分布、厚度、埋藏條件,主要含水層的富水性、水化學(xué)特征及其補(bǔ)徑排條件,為該礦防治水工作提供了科學(xué)的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)。

    2.2 瞬變電磁儀探測(cè)工作

    利用瞬變電磁儀在地面和井下對(duì)3#層上部巖層的賦水情況進(jìn)行了全方位的探測(cè)工作,收集了大量的物探數(shù)據(jù),對(duì)石頭廟子礫巖層進(jìn)行了全面的分析評(píng)價(jià),為安全生產(chǎn)提供了可靠依據(jù)。

    (1)地面瞬變電磁儀探測(cè)

    聘請(qǐng)龍煤大地勘探公司為該礦3#層進(jìn)行了地面瞬變探測(cè),共做出了3#層上200m異常平面圖、3#層上160m異常平面圖、3#層上120m異常平面圖、3#層上100m異常平面圖、3#層上75m異常平面圖、3#層上50m異常平面圖、3#層附近異常平面圖7份,全方位評(píng)價(jià)了石頭廟子礫巖層的賦水情況。

    圖1 3#層上75m礫巖含水層富水性異常區(qū)推斷平面圖

    如圖1所示,3#層南二段有一處低阻異常區(qū)域,3#層北二段有兩處低阻異常區(qū)域,充分證明了石頭廟子礫巖層含水的不均衡性,石頭廟子礫巖層只有在局部區(qū)域含水,大部分區(qū)域含水較弱,為安全開(kāi)采3#層提供了有力的依據(jù)。

    (2)工作面瞬變電測(cè)儀探測(cè)

    在3#層南二段和北二段累計(jì)做了27次瞬變電測(cè)儀賦水性探測(cè)工作,解析了大量的探測(cè)數(shù)據(jù)。圖2是具有代表性的3#層北二段工作面全方位瞬變電磁儀賦水性探測(cè)平面圖和解析圖。

    圖2 3#層北二段工作面全方位瞬變電磁儀賦水性探測(cè)圖

    如圖2所示,解析圖中局部電阻率較低,低阻區(qū)主要在工作面上方35~60m間,機(jī)道上方40~60m左右。工作面上部石頭廟子礫巖層電阻率較高,賦水性較差,煤層頂板上部35~60m范圍內(nèi)局部存在低阻現(xiàn)象,該范圍是石頭河子礫巖層,石頭河子礫巖層含水性遠(yuǎn)弱于石頭廟子礫巖層,其含水補(bǔ)給源為石頭廟子礫巖層。

    地面瞬變電磁儀探測(cè)結(jié)論和井下工作面瞬變電磁儀探測(cè)結(jié)論得了到相互驗(yàn)證。

    2.3 打鉆探放水工作

    (1)為了保證安全開(kāi)采,在3#層北二段設(shè)計(jì)施工了一條高位探放水巷,2014年12月28日,開(kāi)始在高位探放水巷內(nèi)打鉆進(jìn)行探水驗(yàn)證,有3個(gè)孔分別達(dá)到了150m、140m和140m為有效孔,三個(gè)孔合計(jì)最大出水量30.4m3/h(2015年2月1日),目前三個(gè)孔合計(jì)出水量2.0m3/h。

    (2)三水平南部區(qū)3#層放水鉆孔累計(jì)施工了61個(gè),其中3#層南二段累計(jì)施工了16個(gè)鉆孔,分七個(gè)地點(diǎn)施工,總延米:1378.8m;3#層北二段累計(jì)施工了45個(gè)鉆孔,分10個(gè)地點(diǎn)施工,總延米:4530.9m。有個(gè)別鉆孔出水,出水量隨著時(shí)間的推移逐漸減小。

    (3)為徹底探清該礦區(qū)域內(nèi)礫巖層的賦水情況,在切眼上方地面施工了2014-24鉆孔,打鉆時(shí)水位標(biāo)高+25.6m,水頭高度在對(duì)應(yīng)的3#煤層上方100m,證明該區(qū)域水位較低。

    所有出水鉆孔涌水量都呈逐漸減小趨勢(shì),通過(guò)鉆孔出水情況分析認(rèn)為,該區(qū)域礫巖層賦水的補(bǔ)給性較差。

    3 綜合評(píng)價(jià)

    (1)通過(guò)補(bǔ)堪工作收集了大量資料,查明了該礦區(qū)域內(nèi)主要含水層的分布、厚度、埋藏條件,主要含水層的富水性、水化學(xué)特征及其補(bǔ)徑排條件,為安全開(kāi)采3#層提供了基礎(chǔ)。

    (2)通過(guò)大量地面和井下的物探工作,對(duì)石頭廟子礫巖層進(jìn)行了全方位的解析,利用科技手段評(píng)價(jià)了石頭廟子礫巖層的賦水情況。

    (3)施工了大量的探放水鉆孔,所有出水鉆孔涌水量都呈逐漸減小趨勢(shì),證明該區(qū)域石頭廟子含水礫巖層的補(bǔ)給性較差。補(bǔ)堪、物探和鉆探成果得到了相互驗(yàn)證。

    通過(guò)補(bǔ)堪、物探、鉆探等大量的工作,充分證明了該區(qū)域石頭廟子礫巖層含水的不均衡性,綜合以上因素并結(jié)合地質(zhì)情況分析認(rèn)為,該區(qū)域上部石頭廟子礫巖層水位較低,賦水較弱,補(bǔ)給性較差。這些條件為安全開(kāi)采3#層提供了有力的依據(jù)。

    4 結(jié) 語(yǔ)

    (1)3#層北二段一分層工作面于2014年11月開(kāi)始回采,直至開(kāi)采結(jié)束,工作面無(wú)出水現(xiàn)象(掘進(jìn)和開(kāi)采時(shí)經(jīng)過(guò)區(qū)內(nèi)f1~f6斷層時(shí)也無(wú)出水現(xiàn)象),下隅角附近頂板偶有滴水情況,滴水量 0.2m3/h。

    (2)3#層南二段一分層工作面于2016年6月開(kāi)始回采,2016年10月14日,當(dāng)工作面推進(jìn)115m時(shí),89~96組架子出現(xiàn)淋水現(xiàn)象,涌水量6m3/h左右。綜合分析該涌水為f3斷層受采動(dòng)影響導(dǎo)通上部石頭廟子礫巖層富水性異常區(qū)所致。在工作面淋水處取水樣化驗(yàn),水質(zhì)為鈣、鈉、鎂碳酸型弱堿水,經(jīng)對(duì)比與石頭廟子礫巖裂隙水整體吻合,這次出水現(xiàn)象完全在預(yù)知控制范圍內(nèi)。該工作面現(xiàn)已開(kāi)采結(jié)束,水患得到了控制。

    (3)在治理水患工作中,要嚴(yán)格執(zhí)行有疑必探、先探后掘、物探先行、鉆探驗(yàn)證的原則,充分利用現(xiàn)有科技手段進(jìn)行探放水工作,依據(jù)各種資料分析研究水患性質(zhì),采用綜合治理的手段。

    本次探放水工作解放了受礫巖水威脅的煤量190萬(wàn)t,安全開(kāi)采煤量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值數(shù)億元。該礦探放水綜合治理工作取得了應(yīng)用效果,在煤礦防治水工作中處于領(lǐng)先水平,具有較高的推廣價(jià)值。

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