【正文】 由于采動(dòng)的影響使得頂板冒落裂隙帶高度達(dá)到勾通上部地表水，成為礦坑底板的突水水源。雙流煤礦在采掘過程中揭露20余條大小不一的斷層，均不含水也不導(dǎo)水。雙柳煤礦的采空區(qū)積水分布較明確，只需正常探放、舒排，除了增加排水負(fù)擔(dān)外，不會(huì)對礦井安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。采動(dòng)裂隙和由此引起的巖層破壞溝通煤層頂?shù)装宥鄠€(gè)含水層，使得頂?shù)装迳皫r水和底板太灰水進(jìn)入礦坑。雙流煤礦在采掘過程中揭露20余條大小不一的斷層，均不含水也不導(dǎo)水，井田南部邊界的聚財(cái)塔斷層水文地質(zhì)特征沒有完全掌握，在今后的工作中應(yīng)重點(diǎn)研究。陷落柱在由于陷落柱本身為比較強(qiáng)的富水體且能夠勾通上下含水層組，因此在日常水文地質(zhì)工作中，加強(qiáng)對陷落柱的探察和預(yù)防，避免災(zāi)難性突水事故的發(fā)生。根據(jù)焦作、淄博、峰峰、井陘等礦區(qū)的突水資料，底板突水絕大部分與構(gòu)造斷層有關(guān)。斷層引起的突水大部分是由中小型斷層引起的，如井陘礦區(qū)的中型斷層突水占全礦區(qū)斷層突水總數(shù)的15%，%。斷層的突水類型基本與裂隙相似，其特征見表31。這些鉆孔由于施工時(shí)間較早，資料留存很少，封孔情況不明，定位困難。表31 斷層引起煤層底板突水序號斷層與煤層關(guān)系突 水 特 征1斷層已切割了開采煤層開掘工程一旦揭穿或穿過斷層帶，立即引起底板或巷道突水。過一定時(shí)間后，由于巖體力學(xué)平衡條件的改變，會(huì)引起突水。回采時(shí)由于預(yù)留煤柱過小，采后底板破裂，引起突水。但在回采過程中，在礦壓、水壓的共同作用下引起底板巖體破裂，造成底板突水；突水為滯后式，水量一般較小 礦井目前存在的水文地質(zhì)問題根據(jù)前面水文地質(zhì)條件和突水的分析，雙柳煤礦在開采中存在以下問題：⑴ 地下水位動(dòng)態(tài)觀測網(wǎng)不完善，目前整個(gè)礦井有地面長觀孔四個(gè)（MSMSMSMS7），其中太灰觀測孔兩個(gè)（MSMS7），奧灰觀測孔兩個(gè)（MSMS4）。⑵ 隨著煤層開采向深部延伸，石炭系太原組灰?guī)r含水層的開采水文地質(zhì)意義越來越突出，進(jìn)一步加強(qiáng)對太灰水的探查顯得更加重要。除去采動(dòng)破壞帶和太灰水的導(dǎo)升高度，有效隔水層很薄。⑷ 應(yīng)加強(qiáng)對奧陶系灰?guī)r水的重視程度，奧陶系灰?guī)r含水層厚度大于400m，水位標(biāo)高+798m，富水性好，水壓大，特別是下組煤部分區(qū)域受到奧套系灰?guī)r水的影響，帶壓開采問題突出。⑸ 采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造控制問題。這些構(gòu)造均有可能成為潛在的導(dǎo)水通道，隨著井巷工程的推進(jìn)，潛在導(dǎo)水通道存在進(jìn)一步活化的可能，而這些斷層和陷落柱極有可能成為礦井突水的重要通道，因此對其加強(qiáng)采前探測是礦井防治水的一項(xiàng)重要任務(wù)。煤礦底板突水是煤礦生產(chǎn)的重大災(zāi)害之一，80年代以后，隨著開采深度的延伸，底板突水日趨嚴(yán)重。雙柳煤礦開采上組煤和下組煤的主要充水水源為石炭系太原組灰?guī)r水、奧陶系巖溶水。一、底板破壞深度計(jì)算底板采動(dòng)破壞深度和四個(gè)因素有關(guān)：工作面長度、開采深度、煤層傾角、底板巖體堅(jiān)固性系數(shù)。 取200m.Rc－巖體單軸抗壓強(qiáng)度。對于下組煤煤的開采，頂板充水水源為太原組灰?guī)r，由于采掘活動(dòng)產(chǎn)生的冒落帶和導(dǎo)水裂隙帶一旦導(dǎo)通太灰含水層，將導(dǎo)致太灰承壓水涌入巷道，對生產(chǎn)造成一定的影響，甚至釀成大的災(zāi)難。 冒落裂隙帶計(jì)算表 表33礦井水文地質(zhì)規(guī)程三下規(guī)程其它礦區(qū)實(shí)測H=*M+12上組煤下組煤下組煤（9）合并區(qū)備注公式選用31～38；；；。下組煤東部冒落裂隙帶發(fā)育高度平均77m，延伸到下組煤頂板，冒落帶將延伸到L4灰?guī)r。延伸進(jìn)入山西組頂部，冒落帶穿透L4灰?guī)r。上組煤未來開采階段礦井涌水量，采用山西省煤炭地質(zhì)148勘查院于2006年提交的《山西省柳林縣汾西礦業(yè)集團(tuán)公司雙柳煤礦補(bǔ)勘地質(zhì)報(bào)告》結(jié)論，上組煤最大涌水量為230m3/h。本報(bào)告引用《雙柳煤礦水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探報(bào)告》成果，評價(jià)下組煤礦井涌水量。沒有或不滿足這種涌水條件，礦井不產(chǎn)生所謂的災(zāi)害涌水。下組煤首采面位于+400～+450m標(biāo)高段，涌水量76～92m3/h。下組煤開采時(shí)礦井正常涌水量取開采標(biāo)高在+400水平的涌水量104m3/h，設(shè)計(jì)礦井排水能力時(shí)則應(yīng)考慮井筒20m3/h涌水和上組煤采空區(qū)積水因素，上組煤采空區(qū)水量可以上組煤最大涌水量230 m3/h計(jì)，在設(shè)計(jì)抗災(zāi)排水能力時(shí)應(yīng)考慮奧灰水突出后穩(wěn)定涌水量300 m3/h。3 礦井水文地質(zhì)類型劃分根據(jù)受采掘破壞或影響的含水層性質(zhì)、富水性、礦井水補(bǔ)給條件、單井年平均涌水量和最大涌水量、開采受水影響程度等，給出所研究礦井水文地質(zhì)類型的初步劃分（可按表41的內(nèi)容劃分為簡單、中等、復(fù)雜和極復(fù)雜四個(gè)類型）。上組煤頂板砂巖含水性弱，局部存在裂隙發(fā)育地段，為富水區(qū)；主要接受露頭區(qū)大氣降水補(bǔ)給，主要由礦井疏干排泄；太原組發(fā)育多個(gè)薄層灰?guī)r，主要發(fā)育L5～L1，水壓高，富水性不均勻，在井田東北部露頭區(qū)接受大氣降水的補(bǔ)給。但因其是下組煤直接頂板，下組煤開采時(shí)存在頂板太灰水涌水，對下組煤的安全形成潛在的威脅；奧陶系灰富水性強(qiáng)，水壓大，下組煤底板平均承受水壓1～5MPa。但若是有導(dǎo)水?dāng)鄬?、陷落柱等垂向?qū)ǖ来嬖?，則會(huì)對礦井安全生產(chǎn)造成威脅。m，均屬水文地質(zhì)簡單類型。綜合考慮以上因素，雙柳煤礦礦井水文地質(zhì)類型應(yīng)屬于簡單中等類煤礦礦井水文地質(zhì)類型表 表4－1分類依據(jù) 類 別簡單中等復(fù)雜極復(fù)雜受采掘破壞或影響的含水層及水體含水層性質(zhì)及補(bǔ)給條件受采掘破壞或影響的孔隙、裂隙、巖溶含水層，補(bǔ)給條件差，補(bǔ)給來源少或極少受采掘破壞或影響的孔隙、裂隙、巖溶含水層，補(bǔ)給條件一般，有一定的補(bǔ)給水源受采掘破壞或影響的主要是巖溶含水層、厚層砂礫石含水層、老空水、地表水，其補(bǔ)給條件好，補(bǔ)給水源充沛受采掘破壞或影響的是巖溶含水層、老空水、地表水，其補(bǔ)給條件很好，補(bǔ)給來源極其充沛，地表泄水條件差單位涌水量q（Lm1）q≤＜q≤＜q≤q＞礦井及周邊老空水分布狀況無老空積水存在少量老空積水，位置、范圍、積水量清楚存在少量老空積水，位置、范圍、積水量不清楚存在大量老空積水，位置、范圍、積水量不清楚礦井涌水量（m3h1）無Q3≤600600＜Q3≤1 800Q3＞1 800開采受水害影響程度采掘工程不受水害影響礦井偶有突水，采掘工程受水害影響，但不威脅礦井安全礦井時(shí)有突水，采掘工程、礦井安全受水害威脅礦井突水頻繁，采掘工程、礦井安全受水害嚴(yán)重威脅防治水工作難易程度防治水工作簡單防治水工作簡單或易于進(jìn)行防治水工程量較大，難度較高防治水工程量大，難度高注：。，且水文地質(zhì)條件變化較大時(shí)，應(yīng)當(dāng)分煤層進(jìn)行礦井水文地質(zhì)類型劃分。5防治水整體規(guī)劃（2010~2014）、依據(jù)受汾西礦業(yè)集團(tuán)委托編制雙柳煤礦防治水規(guī)劃，嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦防治水規(guī)定》、《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》、《“三下”采煤規(guī)程》等規(guī)程相關(guān)條例，結(jié)合雙柳煤礦采掘規(guī)劃制定出礦井2010至2014年防治水規(guī)劃。上組煤主要充水水源為二疊系砂巖水、底板灰?guī)r水。為了滿足礦井安全生產(chǎn)需要，在充分研究分析本井田資料的基礎(chǔ)上，有必要借鑒華北型煤田相似水文地質(zhì)條件的礦井生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對礦井的防治水工作方針、技術(shù)路線、防治水方法進(jìn)行論證，即在規(guī)劃的層次上力求正確，用以指導(dǎo)今后的防治水設(shè)計(jì)與實(shí)施。井田西部9煤合并區(qū)由于煤層厚度大，開采時(shí)對底板的破壞深度大，因此隔水層有效厚度較其它區(qū)域小，防突水能力減弱。其中“疏水降壓”是4號煤開采必須實(shí)踐的技術(shù)路線；‘探采結(jié)合，綜合防治’是指實(shí)施防治水的工作方法；‘以防為主’是強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)排水系統(tǒng)、強(qiáng)化探測試驗(yàn)、跟綜預(yù)測預(yù)報(bào)、嚴(yán)格規(guī)章制度在防治水工作中的先導(dǎo)地位；⑶ 對于老空水的防治方針是以探放為主，嚴(yán)格地進(jìn)行采空區(qū)積水范圍、潛在導(dǎo)水通道、與采掘活動(dòng)之間的相互關(guān)系等因素的研究，嚴(yán)防老空水的突入；⑷ 對斷層、陷落柱等垂向?qū)畼?gòu)造，主要的防治方法應(yīng)以預(yù)防為主，在充分掌握各種構(gòu)造發(fā)育程度及相互位置的基礎(chǔ)上，采取注漿封堵和留設(shè)防水煤柱等方法，防止構(gòu)造突水的影響；⑸ 目前的礦井主要充水水源還有4號煤層頂板砂巖水。圖51 礦井防治水技術(shù)路線6礦井防治水規(guī)劃與設(shè)計(jì)針對雙柳煤礦水文地質(zhì)條件及目前的礦井防治水現(xiàn)狀，下列工作應(yīng)當(dāng)是今后防治水工作的主要內(nèi)容： 水文地質(zhì)物探針對雙柳煤礦的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，并根據(jù)各種物探方法在水文地質(zhì)勘探中的應(yīng)用效果，本規(guī)劃選用瞬變電磁法，直流電法和音頻電穿透法三種水文地質(zhì)物探方法，探測和確定斷層、陷落柱和裂隙密集帶等地質(zhì)異常體的位置、大小、分布范圍和賦水情況。由于該方法探查地質(zhì)異常體效果好，近年來在許多大型煤礦已將該方法用于整個(gè)井田的勘探。本規(guī)劃建議在下組煤首采區(qū)及其礦井西部做地面三維地震。 查明測區(qū)內(nèi)上組煤及下組煤的底板起伏情況，并提交煤層底板等高線圖，%。④ 查明測區(qū)內(nèi)覆蓋層厚度，并提交覆蓋層厚度等值線圖。⑵ 瞬變電磁法瞬變電磁法屬于電磁感應(yīng)類探測法，該方法通過觀測和研究二次場的空間特性，推測地質(zhì)目標(biāo)的幾何和物理特征。在雙柳煤礦選用地面瞬變電磁法主要主要探測兩個(gè)方面：① 確定斷層、陷落柱和褶皺的平面位置，并對它們的富水性進(jìn)行解釋；特別是對聚財(cái)塔斷層導(dǎo)水性的探查。⑶ 井下直流電法井下直流電法主要用于巷道頂?shù)装逄讲椋ぷ髅骓敯逄讲楹途蜻M(jìn)堵頭超前探測。工作面頂?shù)装逄讲楦淖児ぷ鞣椒ɡ孟锏纻?cè)壁可以探測工作面內(nèi)的隱伏含水構(gòu)造；利用多條巷道（上巷、下巷、切眼等）的數(shù)據(jù)進(jìn)行立體成圖——對工作面底板不同深度進(jìn)行類似“CT”成像的斷面、平面切片，分離出電法含水異常區(qū)域，得到視電阻率異常斷面圖、平面圖，進(jìn)行立體解釋。 構(gòu)造導(dǎo)水性探查 陷落柱導(dǎo)水性探查⑴ 工作任務(wù)雙柳煤礦目前在上組煤的開采過程中，揭露了17個(gè)大小不等的陷落柱。但是從分布特點(diǎn)上來看，這些陷落柱分布比較密集，其中在201運(yùn)巷和203運(yùn)巷的IV、V采區(qū)附近分布著大小六個(gè)陷落柱，相鄰兩個(gè)陷落柱之間的最大距離為150m，從這一現(xiàn)象我們可以分析出該處基底奧灰?guī)r溶溶孔、溶洞發(fā)育比較強(qiáng)烈。因此，在采掘過程中應(yīng)結(jié)合井下物探（井下直流電法或井下音頻透視）、鉆探等手段對陷落柱進(jìn)行導(dǎo)水性探查，以明確其對煤層開采的危害程度，若其導(dǎo)水性很強(qiáng)，則必須對導(dǎo)水陷落柱進(jìn)行注漿封閉，具體注漿方案視陷落柱具體情況而定。物探主要采用TEM瞬變電磁法和直流電法，目的是探查陷落柱位置、邊界形態(tài)及陷落柱的富水性。①井下物探瞬變電磁法(TEM法)勘探主要針對突水點(diǎn)及導(dǎo)含水構(gòu)造形態(tài)的探查，其主要地質(zhì)任務(wù)是探查工作面測區(qū)內(nèi)突水構(gòu)造平面位置以及突水構(gòu)造在測區(qū)內(nèi)的分布范圍及其富水性，并對潛在突水通道作出預(yù)測。②井下鉆探 根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)程，探查孔在施工中的有關(guān)技術(shù)要求如下：≤，鉆孔開孔方位及俯角偏差≤1176。孔口管和套管必須和孔壁固結(jié)牢固，套管和閥門安裝結(jié)束后要做抗壓試驗(yàn)，各項(xiàng)安全指標(biāo)符合要求后以上方可施工下一道工序。，陷落柱內(nèi)部全段取芯。 聚財(cái)塔斷層（導(dǎo)）富水性探測雙柳煤礦前期對聚財(cái)塔斷層利用鉆探及物探方法初步勘探了其導(dǎo)、含水性。受工程量限制，對斷層的控制程度不足，勘探結(jié)果不明確。鑒于目前對聚財(cái)塔斷層的勘探現(xiàn)狀以及本礦生產(chǎn)實(shí)際需求，需對聚財(cái)塔斷層進(jìn)行進(jìn)一步補(bǔ)充勘探，具體技術(shù)路線為井上下相結(jié)合，地面以物探為主，井下物探先行，鉆探驗(yàn)證。由于該方法對低阻體異常敏感，因此能較好地確定與低阻異常有關(guān)的地質(zhì)問題，對于構(gòu)造富水性探測具有良好的效果。井下巷道掘進(jìn)靠近該斷層時(shí)，應(yīng)采取以下幾個(gè)技術(shù)措施： A、直流電法超前探，探測掘進(jìn)頭前方80m有無低阻異常；B、對探測出的異常體進(jìn)行鉆探探放水；C、若探放水時(shí)水量、水壓大，長時(shí)間難以疏干，則有導(dǎo)通奧灰水的可能，在查明充水水源的基礎(chǔ)上，建議注漿封堵； D、合理留設(shè)斷層防水煤柱。 太原組灰?guī)r水的探查及疏放雙柳煤礦上組煤底板距離太原組灰?guī)r較近，且太灰水壓大，上組煤煤底板承受水壓在2～5MPa，并且底板隔水層厚度較小，平均厚度20～30m。太原組灰?guī)r同時(shí)又是下組煤直接頂板充水水源，對下組煤開采影響更大。因此需要針對太原組灰?guī)r采取系統(tǒng)、可行的防治水措施，進(jìn)行探查和疏放，提高下組煤開采的效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，做到安全生產(chǎn)。物探方法主要以直流電法為主，探測下組煤頂板太灰含水層的富水區(qū)分布范圍。⑴ 巷道頂、底板太灰含水層富水區(qū)探查利用已有的巷道工作，探查深度可達(dá)100米，可探測含水層高度，局部富水區(qū)深度范圍及沿巷道方向分布；提供沿巷道方向垂向電阻率切片剖面，用于解釋工作面巷道頂100米深度內(nèi)的含水、導(dǎo)水體，含水層厚度。⑶ 掘進(jìn)頭超前探查利用巷道超前探測使用三極空間交匯探測法，可以預(yù)測堵頭前方80米范圍內(nèi)存在的導(dǎo)、含水構(gòu)造（斷層、裂隙破碎帶、老空巷道），提供前方80米范圍內(nèi)巖石的視電阻率變化信息。⑷ 放水試驗(yàn)通過太灰放水試驗(yàn)，了解太灰的富水性、連通性、裂隙發(fā)育程度，還可揭示一些潛伏構(gòu)造，同時(shí)可獲取較為準(zhǔn)確的水文地質(zhì)參數(shù)，為下一步太灰水的疏放提供了可靠的依據(jù)。疏水降壓一般應(yīng)在主要充水含水層中進(jìn)行。⑴ 利用突水點(diǎn)實(shí)施疏水降壓由于灰?guī)r的富水性不均勻，利用現(xiàn)有的條件尋找富水區(qū)有一定的困難和額外的投入，如果能利用在巷道掘進(jìn)中出現(xiàn)的突水點(diǎn)，在人為控制下有目的的放水，把突水點(diǎn)作為井下施工的自然疏放基地；則會(huì)在整個(gè)井田內(nèi)形成以突水點(diǎn)為中心的水位下降漏斗，為礦井淺部及深部一定區(qū)域內(nèi)安全回采創(chuàng)造較好的水文地質(zhì)條件，并對深部的井巷工程施工起到降壓掩護(hù)效果，但對遠(yuǎn)離突水點(diǎn)的深部井巷工程不會(huì)帶來水文地質(zhì)條件的根本改善，因此需要配合其它疏水措施，以期取得預(yù)期的疏降效果。在采用井巷疏水時(shí)，必須認(rèn)真分析水文地質(zhì)條件，在必要的條件下，需要配合其它疏水方法在井巷進(jìn)入含水層之前進(jìn)行預(yù)先疏水，以確保井巷掘進(jìn)的安全和疏降效果。井下疏水鉆孔分水平孔、上仰孔、俯斜孔、下行垂直孔和上行垂直孔等多種形式。雙柳礦的太灰水疏降方案采用疏水鉆孔結(jié)合突水點(diǎn)實(shí)施疏水降壓方案。 采空積水疏放上組煤開采后形成的采空區(qū)為封閉的積水區(qū)，積水補(bǔ)給來源于山西組砂巖含水層