【正文】 0m以泥巖為主夾2～3層中、細砂巖地層組合；下部為C3t頂部厚約15m的海相泥巖與山西組底部的深灰色泥巖組合而成的聯(lián)合隔水層（段），其中上部所夾之中細砂巖增加了隔水段的抗壓強度，下部致密海相泥巖組合又提高了隔水段的防滲性能，形成一套理想的隔水段。因本區(qū)斷層較多，大于10m的斷層就有20條，斷裂構(gòu)造縮短了煤層和含水層的距離，導(dǎo)致隔水層厚度變薄，在受采動影響情況下將會發(fā)生底板突水。又由于本區(qū)范圍內(nèi)構(gòu)造發(fā)育較好，構(gòu)造破碎帶和裂隙帶的存在，對礦井安全生產(chǎn)有一定的影響。因此礦井采掘影響構(gòu)成底板突水的可能性較大。 封閉不良鉆孔井田范圍內(nèi)，分布有數(shù)個勘探鉆孔，經(jīng)對勘探質(zhì)量分析，封孔質(zhì)量較可靠，本礦井在多年的采掘生產(chǎn)過程中，尚未出現(xiàn)因鉆孔導(dǎo)致的透水事故。因此，可排除其導(dǎo)水性。 涌水量預(yù)測礦井涌水量是指礦山開拓及開采過程中，單位時間內(nèi)涌入礦井的水量，它是確定礦床水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度的重要指標(biāo)之一，也是選擇開采方法、制定防治水措施、設(shè)計水倉、排水系統(tǒng)與設(shè)備的主要依據(jù)。礦井涌水量分礦井正常涌水量和礦井最大涌水量。根據(jù)000的生產(chǎn)經(jīng)驗及相關(guān)資料，現(xiàn)采用大井法對礦井涌水量進行計算。計算范圍為二2煤層第一開采水平（700m）。南至省界，北至700m等高線，東至 F21 斷層，西至F1斷層，斷層兩側(cè)巖層的對接情況復(fù)雜，斷層帶的導(dǎo)水性大小不均。因此，在開拓過程中設(shè)想地下水從四周涌進巷道，降落漏斗向四周自由擴展。選用大井法進行計算中，采用了以生產(chǎn)礦井排水資料為主，勘探資料為輔，進行綜合分析對比的多種計算方法?，F(xiàn)將主要計算方法及其成果列表說明如下，詳細計算情況見水文地質(zhì)附表。計算公式為：① 頂板涌水量預(yù)算（表51）② 底板涌水量預(yù)算（表52）表51 二2 煤層頂板涌水量預(yù)算表計算方法主要參數(shù)計算結(jié)果（m3 /h）備注抽水資料計算。403孔K=，16補2 孔K=，2202主孔K=，K平均=、F=(km)2 ，M=20m，H=710m，r0 =889 R=3006m，R0 =3895m150（平均值）供參考使用大部分用鄰區(qū)抽水資料但R0 值系用000排水資料求出的。計算公式同上K平均=，K平均=(礦井排水資料)，R平均=5559m，R0 =5858m，其它參數(shù)同上300（平均值）供參考使用表52 二2 煤層底板（C3 上）涌水量預(yù)算表計算方法主要參數(shù)計算結(jié)果（m3 /h小時）備注用000突水資料求出K值后代入公式計算Q突=280(m)3 /h，S=255m，H=735m，M=15m，r=，K=,R=3930m800(初期突水量)計算結(jié)果偏大，僅供參考。用鄰區(qū)抽水資料計算K1 =（64年130隊2202主孔，合格）K2 =（河南地礦局11隊83年309孔不合格）K3 =（上述三孔平均值）R1 =551m，R2 =23031m，R3 =13302m，R01 =1440m，R02 =23920m，R03 =14191m，M=，r0 =889m，H=765m，F(xiàn)=(km)2400（用130隊資料）1067（用11隊資料）4232（兩隊資料平均值）參數(shù)代表性極差，計算結(jié)果不能使用。用河南省地礦局11隊在報告評審會上推薦的309孔資料，計算結(jié)果過大無參考價值。二2煤層700m水平頂板涌水量預(yù)算結(jié)果：正常涌水量150m3/h，最大涌水量300m3/h。二2煤層700m水平底板（C3上）涌水量預(yù)算如下：正常涌水量為400m3/h，最大涌水量為800m3/h。將上述三部分水量相加得擴大區(qū)700m水平涌水量為：正常涌水量550m3/h，最大涌水量1100m3/h。礦井內(nèi)最大涌水量是指礦井開采期間正常情況下礦井涌水量的高峰值，根據(jù)000歷年涌水量變化特征，涌水量基本不受降水影響。但是，由于資料所限，本次涌水量計算所采用參數(shù)較少，故代表性差，計算結(jié)果可靠程度較低，僅供參考。6 二2煤層水害防治 防治水原則礦井水害事故是礦床賦存條件和開采技術(shù)條件的有機結(jié)合下發(fā)生的，這些條件中，礦井充水水源和導(dǎo)水通道時最重要的兩個因素，二者的各自條件不同以及配合關(guān)系不同，所造成的水害形式、危害程度、以及為防治水害發(fā)生所采取的防治措施等也都不盡相同。因此，劃分礦井水害類型，并根據(jù)不同的水害類型提出相應(yīng)的防治措施。防治水工作應(yīng)當(dāng)堅持預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采的原則，采取防、堵、疏、排、截的綜合治理措施。 頂、底板水防治措施 頂板砂巖裂隙水對本礦來說，二2煤層頂板直接含水層為砂巖裂隙含水層，該含水層為弱含水層，一般水量不大，以頂板淋水的方式涌入礦坑，以疏排為主。具體可以參考一下措施：（1）部署水文地質(zhì)勘探石門，筑防水閘門保證安全，控制防水。（2）對不均勻的砂巖、灰?guī)r裂隙含水層，采用分階段、多鉆孔、長時間疏放水措施，防止“猛一股水”的問題發(fā)生。（3）弄清頂板裂隙的深度及其減弱的變化規(guī)律，以便更有針對性的采取措施。（4）利用閑置大巷，疏放的巖溶水不直接流入水倉，在大巷中筑水閘墻用水管進水倉，這樣可以隨時控制防水的量和速度，更加安全有效。 底板水防治對策（1）疏水降壓根據(jù)二2煤層底板隔水層厚度情況及防水煤（巖)柱留設(shè)有關(guān)公式計算結(jié)果，對太原組上段灰?guī)r含水層而言，本礦井開采時應(yīng)進行疏水降壓或注漿加固底板。按《煤礦安全規(guī)程》第270條所列的條件 “承壓含水層與開采煤層之間的隔水層能承受的安全水壓小于實際水頭值”，開采前必須疏水降壓措施，承壓含水層不具有疏水降壓條件時，必須采取注漿加固底板、留設(shè)防水煤柱、增加抗災(zāi)強排能力等防水措施。根據(jù)礦井的實際開采經(jīng)驗，本礦井太原組上段灰?guī)r實際涌水量并不大，礦方主要采用疏水降壓措施。由于礦井的開采活動，太原組上段灰?guī)r實際水位標(biāo)高約300m左右，再經(jīng)疏水降壓，正常情況對采面不會有突水危險。（2）加固和疏降結(jié)合加固和疏降結(jié)合的方法是在底板薄弱區(qū)同時進行疏水降壓和注漿加固的方法。該方法消除了上述單一采用疏水降壓方法的缺點，在水量和工期都能滿足安全和生產(chǎn)的要求，因此被選定。在工作面防治水上，可采用“物探先行、鉆探驗證、探注結(jié)合、疏放并行”的綜合防治水技術(shù)。首先在工作面形成后進行坑透、直流電法，或底板瞬變電瞬等物探探查工作，圈定出工作面煤層底板、斷層破碎帶處的富水異常區(qū)，以最大限度的減少工作的盲目性，然后有針對性地對各異常區(qū)進行探查驗證并實施注漿加固，有效地改造含水層，封堵導(dǎo)水通道。疏放水效果的好壞與疏降的位置有關(guān)，而位置的選擇取決于底板的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和受力狀態(tài)，工作面底板受下伏承壓水壓力（圖61）。圖61 底板受力狀態(tài)示意圖底板的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造在探查和水文地質(zhì)條件分析時已經(jīng)知道在斷層尖滅端和結(jié)合部裂隙發(fā)育，底板的完整性差，雖然已經(jīng)做了注漿加固，但其強度和阻水性仍不及正常底板，因此該處是疏水降壓點（圖62）。圖62 最佳降落漏斗中心位置示意圖根據(jù)每個受灰?guī)r水突水威脅工作面的底板灰?guī)r水壓力和底隔厚度，確定需疏降水位降深，綜合考慮放水量、放水時間、排水能力及費用、灰?guī)r放水孔施工費用等，分別在工作面切眼、停采線及工作面中部附近合適位置布置3～4個灰?guī)r放水孔，根據(jù)回采情況，調(diào)整回采工作面各處的放水量，形成不同的水壓降低區(qū)，使得放水量最小，達到安全回采的目的。對高水位區(qū)，受奧灰越流補給，疏水降壓效果不明顯，則采取底板薄弱帶底板加固的方法，增加底板隔水層強度，達到安全回采的目地。放水的方法為：在工作面風(fēng)巷均勻布置3組放水孔，先放第一組灰?guī)r放水鉆孔，當(dāng)工作面水位降到一定程度后，論證后注漿封孔然后進行回采，打開第二個放水孔，推進臨近第二組放水孔以后，關(guān)閉第二組放水孔，使得工作面前、中、后都有放水孔。隨著工作面的推進，如此滾動地開關(guān)。這樣就沿著最大應(yīng)力分布線上形成了一條最大水位降深線，使得疏干效果達到最好。 斷層水防治措施斷層兩側(cè)留足了防水煤巖柱，東側(cè)F10F21留50～80m，西側(cè)F102逆斷層留60~80m，F(xiàn)1斷層留65m。實際開采過程中，因水位標(biāo)高有所下降，應(yīng)邊掘邊探，保證安全的前提下盡可能提高煤炭回收量。 加強探放水的力度（1）作面前方或附近有含（導(dǎo)）水?dāng)鄬哟嬖?，但具體位置不清或 不夠嚴密時，方或附近預(yù)測有斷層存在，但其位置和含（導(dǎo)）水性不清，可能突水時。（2）采掘工作面底板隔水層厚度與實際承受的水壓都處于臨界狀態(tài)（即等于安全隔水層厚度和安全水壓的臨界值），在掘進工作面前方和采面影響范圍內(nèi)，是否有斷層情況不清，一旦遭遇很可能發(fā)生突水時。（3）已為巷道揭露或穿過，暫時沒有出水跡象，但由于隔水層厚度和實際水壓已接近臨界狀態(tài)，在采動影響下，有可能引起突水，需要探明其深部是否已和強含水層連通，或有底板水的導(dǎo)升高度時。（4）根據(jù)和自設(shè)斷層防水煤柱等的特殊要求，必須探明斷層時。采掘工作面距已知含水?dāng)鄬?0m時，采掘工作面接近推斷含水?dāng)鄬?00m時，采區(qū)內(nèi)小斷層使煤層與強含水層的距離縮短時，采區(qū)內(nèi)構(gòu)造不明，含水層水壓又大于2～3MPa時。 堵塞導(dǎo)水通道在地面或井下打鉆注漿，對巖溶陷落柱、斷層、裂隙小窯井巷等的關(guān)鍵部位進行注漿充填改造，可以使這些導(dǎo)水通道失去導(dǎo)水作用，達到阻水效果，從而防止突水事故發(fā)生。 選擇合理的采煤方法通過合理的采煤方法來降低礦壓對底板隔水層的破壞進而防止斷層突水。其措施有：①通過人工強制放頂控制懸頂距，減小底板礦壓；②煤柱位置盡量避開斷層，防止在集中應(yīng)力作用下斷層突水；③選擇合理的工作面布置方式，選擇礦壓顯現(xiàn)最小的推進方向布置工作面；④合理確定工作面長度，將礦壓破壞作用降低到最低限度。7 結(jié)論和建議 結(jié)論本文是在全面收集000擴大區(qū)以往地質(zhì)資料、水文地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，深入研究了礦井各充水因素對礦井開采二2煤層時所造成的影響。分析了礦井充水水源和充水通道，計算了礦井涌水量，并在此基礎(chǔ)上提出了礦井水防治的方法和措施。通過以上研究得出以下結(jié)論。（1）擴大區(qū)前期主要開采二2煤層，構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等類型。威脅煤礦安全生產(chǎn)的含水層是頂板砂巖裂隙水和太原組灰?guī)r巖溶裂隙承壓水。（2）地下水主要補給來源大氣降水的垂直滲入補給和受斷層控制的側(cè)向滲透補給，其次為巖溶水的補給；運動方向由西北流向東南。（3）斷層是區(qū)內(nèi)礦床充水的主要充水通道。邊界斷層（FF21）兩側(cè)，區(qū)內(nèi)的三、二煤組與區(qū)外的太原組、奧陶系灰?guī)r對接，縮短了煤層和含水層的距離，在受采動影響時可能引起灰?guī)r突水。（4）采動裂隙是導(dǎo)礦井充水的又一重要通道。煤層直接頂板大部分為厚層砂巖及砂質(zhì)泥巖及泥巖，煤層底板大部分為泥巖和少部分砂巖。巖石完整性較好，裂隙不發(fā)育。老頂分布面積大，直接頂分布面積較小，偽頂零星分布。在開采過程中，受采動的影響，頂板灰?guī)r易被采動破壞，形成采動裂隙通道。（5）正常涌水量550m3/h，最大涌水量1100m3/h。（6）針對擴大區(qū)地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件的實際情況，礦井水防治措施以疏水降壓為主，注漿堵水、底板注漿加固為輔，多種方法結(jié)合。 建議（1）老鉆孔未提供鉆孔封閉情況說明，生產(chǎn)過程中對采掘范圍內(nèi)的鉆孔進行探查，這些鉆孔可能會增加各含水層的水力聯(lián)系，應(yīng)引起足夠的重視。（2）對主要含水層應(yīng)建立地下水動態(tài)觀察系統(tǒng)，進行地下水動態(tài)觀測、水害預(yù)報工作，并制定相應(yīng)的“防、堵、疏、排、截”綜合防治水措施。（3）生產(chǎn)過程中應(yīng)保證防水煤柱的完整性和有效寬度，巷道掘進時，加強突水征兆的觀察，堅持“有疑必探、先探后掘”的原則，確保安全生產(chǎn)。（4）煤層開采時，盡量保持其底板不被破壞及完整性，另一方面采用直流電法或瞬變電磁技術(shù)首先探查底板含水層的富水性，然后根據(jù)實際需要，采取疏水降壓開采或底板注漿加固隔水層等措施，防止煤層底板灰?guī)r突水。（5）工作面堅持“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水方針。工作面配備探水鉆，在掘進過程中可實施隨探隨掘。