【文章內(nèi)容簡介】 隙發(fā)育，富水較強(qiáng)，隨埋藏深度的增大，巖溶裂隙發(fā)育程度顯著減弱；另據(jù)礦井水文觀測孔觀測， L8灰?guī)r富水性較弱，一般情況下對礦井生產(chǎn)沒有太大威脅。下段含 5～ 6 層含水層（ L1～ L6），其中 L2賦存穩(wěn)定，裂隙多被充填，巖溶不發(fā)育，地下水循環(huán)交替困難，屬弱含水層。該組石灰?guī)r含水層之間雖有隔水層相隔，但斷裂構(gòu)造，已將諸灰?guī)r含水層在一定程度上溝通，形成一個含水系統(tǒng)。 開采二 2煤時主要充水水源： 二 2煤為該采區(qū)的主采煤層，其直接充水水源為二疊系二 2煤層頂板 砂巖裂隙承壓水；間接充水水源為二 2煤層底板太原群灰?guī)r巖溶裂隙承壓水和奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙承壓水。采區(qū)內(nèi)既無較大的地表水體，也無老窯老井，加之第三、四系蓋層很厚，所以地表水、老空水和新生界孔隙承壓水，對二 2煤的開采沒有太大的影響。 根據(jù)井田水文地質(zhì)條件分析，對二 2煤開采的主要充水水源分別 薛湖煤礦二 2煤 23采區(qū)設(shè)計說明書 14 敘述如下： (1)、二 2煤層頂板砂巖裂隙承壓水：通過礦井水文地質(zhì)調(diào)查和精查勘探， 73 7708 孔抽水試驗反應(yīng)，含水層地下水徑流條件不暢，屬弱富水含水層，排泄方式以礦坑水排出，消耗靜儲量為主，易疏干，對礦山開采，不會構(gòu)成大的威 脅。 (2)、二 2煤層底板太原群灰?guī)r巖溶裂隙承壓水，盡管是一間接充水含水巖組，由于富水性較強(qiáng)，水壓大，在斷層影響的情況下， L8至二 2煤層間距縮短，甚至發(fā)生對接，巖石完整性遭到破壞，強(qiáng)度降低，特別是隨著開采掘進(jìn)破壞了斷層破碎帶的原始穩(wěn)定狀態(tài)，容易導(dǎo)致高壓巖溶裂隙水突入井巷造成事故，具有突水初期來勢猛、水壓大，以消耗儲存量為主的特點，隨著時間的推移，突水量逐漸變小。在正常情況下，二 2煤底板至 L8的間距一般 75～ 90米， K3上層位巖性一般為厚層的泥巖和砂質(zhì)泥巖，隔水性能比較好，一般不會發(fā)生突水事故。 (3)、開采 二 2煤時主要導(dǎo)水通道： 采區(qū)內(nèi)二 2煤的導(dǎo)水途徑主要有三種：斷層、裂隙和封閉不良鉆孔。 對于煤層頂板的砂巖水，由于頂板砂巖含水層處于導(dǎo)水裂隙帶內(nèi)，其中的裂隙水必然要涌入礦井。底板砂巖裂隙含水層處于底板破壞范圍內(nèi)，在采掘的過程中也將有少量涌出。 而對安全真正有威脅的導(dǎo)水通道是斷層，當(dāng)斷層溝通太原群灰?guī)r裂隙水、太原群灰?guī)r裂隙水甚至奧陶系灰?guī)r地下水時，對礦井危害極大。采區(qū)內(nèi)斷層較多，并且伴生斷層較為發(fā)育，采區(qū)工作面布置和回采將過斷層 DF21 、 DF2 DF2 DF2 DF31 、 DF3 DF3 DF34 。由于斷層及伴生斷層較多，斷層斷距、落差較大，使采區(qū)的生產(chǎn)邊界受到了控制，同時也造成底板灰?guī)r與二 2煤層距離縮短，造成煤層底板突水系數(shù)增大，存在太灰水突水危險。因此在開采過程中需要對薛湖煤礦斷層的發(fā)育特點、規(guī)律，斷層的導(dǎo)水特征、探查及防治手段進(jìn)行研究。 封閉不良鉆孔也是礦井突水的通道之一，包括未封堵或封閉不良鉆孔，特別是與奧灰含水層相連通的鉆孔，生產(chǎn)中應(yīng)預(yù)先處理。據(jù)調(diào)查，本采區(qū)不存才封閉不良鉆孔，但在施工遇鉆孔時還是應(yīng)先探測，再施工，以防萬一。 薛湖煤礦二 2煤 23采區(qū)設(shè)計說明書 15 四、采區(qū)涌水量計算 (一 )、礦井涌水量變化及其構(gòu)成： 薛湖煤礦排 水系統(tǒng)比較簡單，經(jīng)常觀測的位置是 780 主、副井井筒、 780 水倉及東風(fēng)井井筒四處。根據(jù) 2020～ 2020年觀測資料，薛湖煤礦涌水量主要由煤層頂?shù)装迳皫r水及底板太灰水組成。涌水量變化不大，基本穩(wěn)定在 110m3/h左右。薛湖煤礦的生產(chǎn)系統(tǒng)變化對礦井涌水量有很大的影響，隨著掘進(jìn)工作面的增加及回采面積的增大，涌水量會逐漸增大，但到一定時期后，應(yīng)該可以穩(wěn)定甚至逐漸減少。 (二 )、采區(qū)涌水量計算： 采區(qū)水文地質(zhì)模型： 礦井東部的 F116斷層使得礦井二 2煤層與外部奧灰含水層相對接，可視為進(jìn)水邊界；西部為二 2煤層傾伏 區(qū)， – 1000m弱逕流帶距 23采區(qū)＞ ，可視為無限邊界；南部為含水層的隱伏出露區(qū)，具有一定補給作用，可視為無限邊界；北部為二 2煤埋深＞ 1000m的深埋區(qū)，含水層逕流條件極弱，可視為相對隔水邊界?？傊?23 采區(qū)可概化為一邊進(jìn)水，一邊隔水，另二邊無限的水文地質(zhì)模型。 計算公式選取： (1)、二 2煤層頂板砂巖裂隙含水組涌水量選用承壓 — 無壓井流公式： Q= ………………………………（ 2） (2)、二 2煤底板砂巖含水層與太原組上段灰?guī)r含水層涌水量選用承壓井流公式： Q= ………………………………（ 3） 上（ 2）、（ 3）式中： K— 分別為頂?shù)装迳皫r含水層與 C2t 上段灰?guī)r含水層滲透系數(shù)（ m/d） ( )rddddMMHK221222112ln)2(π+( )rddddKMS221222112lnπ2+ 薛湖煤礦二 2煤 23采區(qū)設(shè)計說明書 16 M— 分別為頂?shù)装搴畬优c C2t上段含水層厚度（ m） H— 頂板砂巖含水層從底板算起的水柱高度（ m） S— 底板砂巖與 C2t上段灰?guī)r含水層的疏排降深（ m） d d2— 分別為疏干區(qū)中心至供水、隔水邊界距離（ m） r— 設(shè)計疏排區(qū)的折算半徑（ m）， r= F=。 計算參數(shù)確定： (1)、頂板砂巖含水層涌水量預(yù)算參數(shù) 滲透系數(shù)（ K）：井田在 73– 2 孔對頂板含水層抽水試驗，校正滲透系數(shù)值 ，但該孔處于弱富水地段，不能代表全井田水文條件，鄰區(qū)陳四樓礦水文參數(shù) K=，認(rèn)為取二者平均值較適宜，即取 K=； 含水層厚度（ M）：取其含水層平均厚度， M=12m； 水柱高度（ H）：取靜止水位標(biāo)高 + 減去 – 780m水平含水層底板標(biāo)高 – H=； 疏排區(qū)大井折算半徑 r= =720m； d1=1950m+720m=2670m d2=650m+720m=1370m (2)、底板砂巖含水層涌水量預(yù)算參數(shù) 滲透系數(shù)（ K）：取頂板預(yù)算參數(shù) K=； 含水層（ M）：取其含水層平均厚度， M=8m； 疏排降深 S=– (– 780)=； 疏排大井折算半徑 r 與 d d2值同上。 (3)、底板 C2t 上段含水層涌水量預(yù)算參數(shù) 滲透系數(shù)（ K）：，因井田抽水試驗孔遠(yuǎn)離富水區(qū)，其參數(shù)難以代表井田水文地質(zhì)條件，仍借用鄰區(qū)陳四樓礦抽水參數(shù)平均值K=； 含水層厚度（ M）取全區(qū)穩(wěn)定的 L12 與 L8 灰?guī)r相加之平均值M=； 疏排降深取含水層水位標(biāo)高 + 減去疏排標(biāo)高 – 780m 得S=； 其它 r、 d d2值同上。 πFπF 薛湖煤礦二 2煤 23采區(qū)設(shè)計說明書 17 涌水量計算： (1)、頂板砂巖含水層涌水量 正常涌水量： Q= = 最大涌水量： Qmax==(2)、底板砂巖含水層涌水量 正常涌水量： Q= =348m3/d= 最大涌水量： Qmax==(3)、底板 C2t 上段含水層涌水量 正常涌水量： Q= = 最大涌水量： Qmax==(三 )、礦井涌水量預(yù)算結(jié)果及評價： 礦井涌水量預(yù)算結(jié)果： 本次采用解析法預(yù)算礦井二 2煤層 – 680m 水平 23 采區(qū)正常涌水量、最大涌水量結(jié)果見表 131。 表 131 – 780m 水平以淺先期開采地段礦井涌水量預(yù)算一覽表 煤層 穩(wěn) 定 流 解 析 法 頂板 底板 全 區(qū) 砂巖 砂巖 石灰?guī)r 二 2 正常 最大 952 礦井涌水量評價： 上述預(yù)算的礦井涌水量為煤層頂?shù)装逯苯映渌畬訉ΦV井的充水量，二 2煤底板下伏奧灰間接含水層一般不會影響礦井生產(chǎn)。但在遇大型斷裂構(gòu)造時仍應(yīng)引起注意。 五、采區(qū)防治水工作 ( )rddddMMHK221222112ln)2(π+( )rddddKMS221222112lnπ2+( )rddddKMS221222112lnπ2+ 薛湖煤礦二 2煤 23采區(qū)設(shè)計說明書 18 (一 )、采區(qū)防治水原則與思路： 采區(qū)防治水設(shè)計應(yīng)該在 《 河南神火集團(tuán)有限公司薛湖煤礦 防治水規(guī)劃》 的統(tǒng)一指導(dǎo)下、充分結(jié)合采區(qū)水文地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上進(jìn)行，重點作好單項采區(qū)防治水工程的設(shè)計、實施和總結(jié)工作，注重依靠先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，扎實做好與礦井、采區(qū)防治水有關(guān)的水文地質(zhì)基礎(chǔ)工作，科學(xué)、細(xì)致地探查和 分析采區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境，深入 貫徹 落實 煤礦水害防治 “ 預(yù)測預(yù)報，有疑必探，先探后掘，先治后采 ” 的十六字原則和以 防 為主， 堵、疏、排、截 相結(jié)合的 綜合治理措施 堅持 安全發(fā)展指導(dǎo)原則，堅持安全第一、預(yù)防為主、綜合治理方針，堅持標(biāo)本兼治、重在治本。 (二 )、二 2煤層開采的主要水害威脅： 通過上述分析我們了解到，二 2煤層頂板砂巖裂隙承壓水一般情況下不會對采區(qū)的采掘活動構(gòu)成大的威脅。 二 2煤層底板太原群灰?guī)r巖溶裂隙承壓水，盡管是一間接充水含水巖組，由于富水性較強(qiáng)，水壓大，在斷層影響的情況下， L8至二 2煤層間距縮短，甚至有可能發(fā)生 對接，巖石完整性遭到破壞，強(qiáng)度降低，特別是隨著開采掘進(jìn)破壞了斷層破碎帶的原始穩(wěn)定狀態(tài)，容易導(dǎo)致高壓巖溶裂隙水突入井巷造成事故。 (三 )、二 2煤層開采的防治水工作： 頂板出水形式一般為工作面頂板淋水，使工作面環(huán)境惡化。二 2煤頂板砂巖裂隙水為礦井主要涌水量，該含水層以靜儲量為主，含水層含水性弱，徑流滯緩，通常在礦井生產(chǎn)初期水量較大，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，頂板砂巖水易于疏干，對安全生產(chǎn)不會造成很大的影響。因此薛湖煤礦二 2煤頂板水害防治方法采取疏干措施。 薛湖煤礦新生界沉積厚度 220～ 330m，其最底層巖層為俗稱“鈣質(zhì)層”的亞粘土，含 1～ 4層粉砂、細(xì)砂，一般厚 0～ 30m。但由于上部巖層為厚度大、含水層較好的中砂和細(xì)砂巖層，所以在留足防水煤柱的條件下，松散層水不會對礦井開采造成大的影響。因此，在保證安全生產(chǎn)的條件下，如何進(jìn)行儲量挖潛，更多地回收煤炭資源成為松散層下開采二 2煤的主要研究問題。 分析計算得知，二 2煤防水煤柱確定為 60m。主要防止第三、四 薛湖煤礦二 2煤 23采區(qū)設(shè)計說明書 19 系、基巖風(fēng)化帶含水組與二 2煤上覆砂巖含水層發(fā)生水力聯(lián)系時發(fā)生的突水。 23采區(qū)二 2煤層其頂板以砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，按一次采全高，全部陷落方法，經(jīng)過計算，導(dǎo)水裂隙帶一般不直接 溝通基巖風(fēng)化帶或新生界底部含水層，所以礦井煤柱基本上以防塌煤柱為主，但淺部開采厚度＞ ，應(yīng)考慮風(fēng)化帶及新生界下部含水層的影響。但只要根據(jù)實際測量結(jié)果合理留設(shè)防水煤柱，即可保證安全生產(chǎn)。預(yù)計工作面最大涌水量不大于 。要求回采前提前安設(shè)排水設(shè)施，排水能力大于最大出水量的 。 底板灰?guī)r水為礦井主要威脅水源，截止目前，薛湖煤礦已在780m水平軌道巷及 21 采區(qū)共實施 L8水文觀測孔 11個，其中 2 號觀測、 11 號觀測孔見水，最大水壓值為 。因此，二 2煤層所有工作面灰?guī)r突水系 數(shù)均在 ，基本上沒有底板突水威脅。為了保證安全生產(chǎn)，下一步需對采區(qū)進(jìn)行水文物探，然后在水文地質(zhì)異常部位進(jìn)行鉆探驗證，發(fā)現(xiàn)災(zāi)害再做治理。對煤層底板進(jìn)行水文地質(zhì)探查的方法包括物探和鉆探。鉆探一般在物探標(biāo)出的異常區(qū)內(nèi)施工，一方面可以探查底板水情，另一方面可以驗證物探結(jié)果。當(dāng)探查完成后水文地質(zhì)技術(shù)人員要根據(jù)探查結(jié)果結(jié)合水文地質(zhì)條件對底板的穩(wěn)定性作出評價。此外，在回采的過程中，如果出現(xiàn)涌水，要及時進(jìn)行水質(zhì)、水源的確定，發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施。 對于底板灰?guī)r水壓較高，底板承受突水系數(shù)超出臨界值的工作面，應(yīng)采取疏水降壓及底板注漿加固防治水措施。 采用疏水降壓措施：應(yīng)根據(jù)底板賦水情況布設(shè)疏水鉆孔，鉆深應(yīng)進(jìn)入太原群上段灰?guī)r含水層。如自二 2煤層底板算起，疏水鉆孔深度應(yīng)為 80～ 90m 左右。疏放目的水頭應(yīng)滿足底板突水系數(shù)小于等于。依照底板有效隔水層 55m推算，底板水壓應(yīng)疏降至 以下。放水試驗后查明低水位區(qū)的太灰水量不大于 100m3/h，且在短期內(nèi)能夠產(chǎn)生顯著降深，即可在低水位區(qū)采用疏干降壓的防治水方法。 在煤層傾角緩的情況下應(yīng)將上巷作為機(jī)巷，使得水往低處流，煤往高處走。若工作面巷道具有 深度超過巷道高度的低洼地帶，應(yīng)在低 薛湖煤礦二 2煤 23采區(qū)設(shè)計說明書 20 洼部位開掘泄水巷或建設(shè)臨時水倉，以防水積蓄在低洼處，封堵巷道，釀成災(zāi)害。 過斷層時二 2煤層底板太原群灰?guī)r巖溶裂隙承壓水的防治水工作： 斷層是底板突水的主要影響因素，有以下幾個方面的原因： (1) 回采工作面底板巖體中存在斷層時，底板的采動破壞深度增大。根據(jù)一些現(xiàn)場底板巖體注水試驗結(jié)果可知，斷層破碎帶巖體的導(dǎo)水裂隙帶深度是正常巖體的 2倍左右。 (2) 斷層的存在破壞了底板巖層的完整性、降低了巖體的強(qiáng)