豫西某煤礦礦井充水條件.pdf

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1、科技·探索·爭I烏Sc科ience&技Tech視nology界Vision豫西某煤礦礦井充水條件林劉軍何有生(河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院，河南焦作454000)【摘要】豫西某煤礦系我國大水礦區(qū)，該礦主采二疊系山西組二1煤層，距離煤層底板50m左右是具有強(qiáng)承壓巖溶水的奧陶系灰?guī)r，它對礦井安全生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，本文著重研究該礦礦井充水條件?！娟P(guān)鍵詞】突水水源；突水通道；小煤窯0引言裂隙通道、人為導(dǎo)水通道、封閉不良鉆孔和廢棄井筒導(dǎo)水通道等。(如圖1)如果不考慮突水強(qiáng)度，僅從突水發(fā)生頻率來分析，豫西某煤

2、礦主要充水水源是煤層頂板砂巖裂隙水老空水和小煤窯水，其次是煤層底板太原組灰?guī)r巖溶水和煤系地層基底的奧陶系灰?guī)r巖溶水。但從突水強(qiáng)度來說，以奧灰水突水強(qiáng)度最大，其次是小煤窯水和老空水，最小是煤層頂板砂巖裂隙水。1突水水源1．1奧灰水奧陶系灰?guī)r構(gòu)成煤系地層的基底，巖溶發(fā)育，補(bǔ)給條件好，是豫西某煤礦礦區(qū)富水和導(dǎo)水性最好的含水層，也是二．煤底板間接充水含水層。奧灰水含水層雖上距二煤層底板50m，但如有斷層存在，也能進(jìn)入礦井。奧灰水突水具有水壓大、來勢猛、水量充沛、持續(xù)時(shí)間長的特點(diǎn)，一旦發(fā)生突水，最容易造成

3、惡性淹井事故。如1995年l1月5日此礦發(fā)生在一水平12采區(qū)12161工作面上的奧灰水突水，最大突水圖1豫西某煤礦區(qū)突水通道示意圖量達(dá)4257mR．使礦井被淹。1．2小煤窯礦井水2．1斷裂導(dǎo)水通道豫西某煤礦井田北部邊界大致以二1煤底板+150m等高線為界，在華北型石炭、二疊紀(jì)巖溶煤田中，奧灰水突水常與構(gòu)造有關(guān)，斷深部以二1煤層底板一200等高線為界。豫西某煤礦北部分布著40多層或斷層帶垂向?qū)菉W灰水進(jìn)入礦井的主要通道。一切大小斷裂都個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦，個(gè)體小煤窯及廢棄的小煤窯不計(jì)其數(shù)。這些小煤礦井下可

4、能成為充水水源進(jìn)入坑道的途徑。各礦層間有不透水層隔開的充水采區(qū)、巷道相互貫通，豫西某煤礦北部邊界附近的小煤礦，不僅私自越巖層中地下水，往往是通過斷裂帶突人礦井坑。如華北石炭一二疊系界開采，有時(shí)還故意與豫西某煤礦井下貫通，向豫西某煤礦排放礦井煤田的底板奧陶系碳酸鹽巖巖溶裂隙水，一般都是以斷裂帶為導(dǎo)水通水，使豫西某煤礦排水量大增或直接造成突水事故。如1998年3月道，豫西某煤礦就屬于該種情況。31日，12采區(qū)上山一車場發(fā)生突水，最大突水量32m油。后經(jīng)調(diào)查分?jǐn)嗔褬?gòu)造能否成為充水途徑，關(guān)鍵在于它的透水

5、性，斷裂帶的透析，本次突水是石寺新礦向豫西某煤礦偷排礦井水所致。又如，1998水性主要取決于兩盤的巖性，而且往往與兩盤巖石的透水性一致。很年8月28日在l1032工作面切眼處發(fā)生突水，最大突水量8Om‰，使多實(shí)際資料證明，發(fā)育在不同巖性段的同類型斷裂，或同一斷裂通過0o．32工作面完全被淹，造成直接經(jīng)濟(jì)損失數(shù)十萬元，經(jīng)調(diào)查該次突水不同巖性的部位，其透水性可以有明顯差異。根據(jù)力學(xué)性質(zhì)將巖石分是東沙一礦將其礦井水排入豫西某煤礦所致。三類：①軟柔性巖，如頁巖，泥灰?guī)r等；②硬脆性巖，如石英巖等；③脆1-

6、3老空水性可溶巖，如石灰?guī)r，白云巖；若兩盤均為軟柔性巖石時(shí)，其透水性則迄今為止，豫西某煤礦已發(fā)生了4次以老空水為水源的突水，分與斷裂的力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，壓性和壓扭性斷裂常不透水，而張性斷裂可別是9O年6月19日11041與11021工作面聯(lián)絡(luò)巷突水、94年4月具弱透水性，若兩盤均為硬脆性可溶巖時(shí)，斷裂帶多數(shù)具透水性；若兩18日l1022工作面下巷突水、95年1月23日12102工作面突水和盤為不同巖類的組合，則透水性就比較復(fù)雜，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行95年7月21日11081上巷突水。這四次突水最大突

7、水量達(dá)80—100分析。根據(jù)大量實(shí)際資料，綜合各類斷裂的水文地質(zhì)特征，結(jié)合豫西某m，4次突水中，除9O年6月19日11041與11021工作面聯(lián)絡(luò)巷老煤礦特點(diǎn)，提出了如下表所示的斷層分類[31?？胀凰蜎]巷道200余米，并使工作面停產(chǎn)2天外，其余并未對采煤2．2裂隙與采動(dòng)裂隙導(dǎo)水通道生產(chǎn)造成太大的影響。老空水突水主要原因是：掘進(jìn)巷道偏向。以至于山西組大占砂巖和香炭砂巖裂隙含水層是二1煤層頂板直接充導(dǎo)通回采后的采空區(qū)，使采空區(qū)積水自然涌出。老空水突水的特點(diǎn)是水層，裂隙發(fā)育，含有裂隙水，富水性不均勻

8、，裂隙發(fā)育地段富水性強(qiáng)，初期水量大，來勢兇猛，但因積水量有限，突水后水量往往迅速衰減，裂隙水可沿裂隙流人礦井。各數(shù)情況下，頂板砂巖裂隙水主要以頂板一般3—5天后穩(wěn)定甚至衰弱為零。淋水，滴水形式進(jìn)入礦井，偶爾會(huì)形成突水。采煤活動(dòng)使煤層頂板產(chǎn)生1．4山西組砂巖裂隙水冒落斷裂，將上覆巖層破壞，形成冒落帶，裂隙帶和彎曲帶，不僅為煤煤層頂板的大占砂巖裂隙比較發(fā)育，含有裂隙水，是煤層頂板直層直接頂板山西組砂巖裂隙水進(jìn)入礦井提供了通道，同時(shí)，也為二疊接含水層。采掘活動(dòng)使煤層頂板巖層變形、破壞，形成冒落帶、裂隙