白庙矿二_1煤层充水因素分析及矿井水害防治

第25卷第4期煤　炭　技　术　　　　　　　　　　　　　　　　2006年4月CoalTechnology

Vol125,No104

Apr,2006

白庙矿二1煤层充水因素分析及矿井水害防治

李　睿1,韩金旺2

(11平顶山煤业集团公司地测处,河南平顶山467000;21平顶山煤业集团公司大庄矿,河南平顶山467000)

摘　要:分析了白庙矿井田的充水因素,包括主要含水层及其特性、主要隔水层及影响其隔水效果的因素、充水水

源及导水通道。通过突水案例分析矿井发生突水的水源、导水通道以及可能发生水害的区域,对以后安全生产提出可行的水害防治措施。

关键词:矿井;充水因素;突水;防治中图分类号:TD74　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1008-(-Analysisof21seamW-Prevention

CureofWCoalMine

(1.GeologyandCoalIndustryGroupComp.,Pingdingshan467000,China;

CoalIndustryGroupComp.,Pingdingshan467000,China)

1,-wang2

Abstract:TheofBaimiaoCoalMineareanalyzed.Thesefactorsincludethemainwater-bearinglayerscharacteristics,mainwater-resistinglayers,water-filledsourcesandwaterpassages.Thewaterirruptionsources,waterpassagesandwaterharmareasareanalyzedbysomepracticalexamples.

Thefeasiblemeasuresofpreventionanelcurearepointed.

Keywords:coalmine;water-filledfactors;waterirruption;preventionandcure

0　引言

白庙矿位于禹州煤田中西部的云盖山矿区东北

表1　巷修工程的部分断面示意图及分析说明

巷道破坏地点及破坏方式顶板及两帮顶底板及两帮

永久性巷道大型冒顶及片帮

示意图

形成原因顶板冒落后由于受围岩压力影响,两帮出现片帮,支座转移至深部,使冒落孔扩大。巷道围岩为松软的粘土质岩层,掘巷后粘土岩可能遇水膨胀造成围岩塑性变形加快。

发生条件

端,

东西走向长2124km,倾斜宽2100km,面积4190km2。白峪沟正断层、竹园沟正断层及文殊正断层分别为井田的南、东天然边界,云盖山正断层横穿井度,由矿上统一考核。建立对职工的考勤、工资、奖金分配考核制度和安全培训、学习制度;建立了由技术、安检、工资、经管等部门的专业人员对全矿的巷修工程监管抽查及月度工程全验收制度,确保巷修工程的进度与质量。各项制度的实施增强了广大巷修职工的工作责任感,调动了他们的积极性。

多发生在散体结构的较软弱岩体中。

3　效果检验

通过对全矿井下巷修工程探索方法的实施运用,在实践中,取得了积极的成效。如今,矿井的年度巷修工程的失修率已经控制在5‰以内,年度重点巷道的严重失修率控制在1‰以内,掘进进尺提高了23%,采掘生产接替的紧张局面得到了缓解,漏顶事故大幅度下降,冒顶事故不再发生,杜绝了巷道顶板的伤人事故;矿井年产量由90万t提高到

150余万t。

巷道全断面收缩和闭合

多发生在各种类型的松软粘土质岩层中,如粘板岩、泥质页岩、铝土页岩、泥岩、断层夹泥带等。

区队内部针对巷修工程的不同性质和不同季节分工细致明确;设专人定期对巷道巡视→临时找顶维护→报告巷道变化失修情况并记录清楚;专人对永久巷道架“U”棚(或打梯子梁)→喷浆→验收;专人对一般巷道架工字钢棚腰帮过顶→验收;职工的月度工资、奖金与巷修工程的工程量、安全、质量、挂钩。213　制度健全、考核严细

首先从制度上明确巷修范围:采煤工作面收作线以外,掘进工作面交付使用后以及包括井底车场、采区各阶段车场、主要进回风巷在内的全矿井的所有公共巷道。建立队长以上区队干部带班汇报制

4　结语

要控制影响煤矿安全生产的各项事故,不单单依靠技术创新,还要从管理机制上更新观念。桃园煤矿对井下巷修工程新探索的结果,消除了影响该矿安全生产的顶板事故。总之,只要肯在管理观念上创新,找准切入点,采取有针对性的措施,一定能实现煤矿企业的长治久安。

收稿日期:2006-01-16;修订日期:2006-02-24

作者简介:李睿(1971-),女,河南平顶山人,工程师,1993年毕业于原焦作矿业学院地质系水文地质与工程地质专业,主要从事矿井防治水工作,Tel:0375-2726011,E-mail:lirui00234@1631com。

第4期　　　　　　李　睿,等:白庙矿二1煤层充水因素分析及矿井水害防治　　　　　　　 65 　田。区域构造如图1所示

。

水平以下富水性弱;同时该段下距寒武系灰岩含水层较近,在断层带附近可能获得下伏含水层的越流补给,对开采二1煤有潜在威胁。

11114　寒武系上统白云质灰岩岩溶含水层

本含水层以崮山组白云质灰岩为主,厚115135m,地表岩溶发育,常见垂直岩溶裂隙和大小不等的

溶洞。单位涌水量平均01505L/s1m,渗透系数平均5130m/d,属强含水层。

,一定

图1　区域构造图

1,但结

该矿始建于1975年,主要开采煤层为二1,目前年产量约30万t。二1的下部,,属厚煤层,平均厚5156m[1,使其构成了二1煤开采的间对二1煤的开采有一定威胁。112　主要隔水层[3]

二1煤顶板含水层间的泥岩、砂质泥岩,隔水层性能良好。

二1煤层下部主要隔水层有太原组上部砂泥岩、泥岩,太原组中部砂泥岩段和寒武系顶部铝土泥岩等三层。

寒武系顶部铝土泥岩阻断了石炭系和寒武系灰岩含水层的水力联系;太原组中部砂泥岩段可以阻止下部灰岩段含水层向二1煤层充水;而二叠系和石炭系间的砂质泥岩和泥岩由于其发育不稳定,隔水效果明显下降。113　矿井水补给来源

1　矿井充水因素分析

禹州井田水文地质单元属吴张沟控水区段,白庙矿位于该控水区段的东北部。吴张沟控水区西北边界为阻水的祖师庙断层,东南边界为下白峪断层,南界为磨街大风口分水岭,北为阻水的官山寨断层。

111　主要含水层及其含水性11111　二1煤上覆砂岩裂隙含水层

该含水层由二1煤层顶板砂岩含水段和下石盒子组砂岩含水段组成,以构造裂隙和风化裂隙为主,裂隙发育不均一,一般随深度增加而减弱;贮水和补给条件差,为弱含水层。平均厚度46152m,单位涌水量0103515L/s1m,渗透系数012325m/d。本含水层段深部富水性极弱,对开采二1煤层影响很小。11112　太原组上部灰岩岩溶含水层

矿井水的补给来源主要有大气降水、地表水、地下水和老空积水等。11311　大气降水和地表水

大气降水是该矿所在地区地下水主要的补给来源,全年平均降水量约为600mm左右,井田内的第四系地层不发育,植被也不甚发育,含水层出露位置的地形复杂,坡度较大;因此,大气降水的入渗条件不很理想,且受二1煤上下部各隔水层阻隔等因素制约,大气降水和地表水体对矿井地下水的补给有限,不会直接给开采二1煤层造成威胁。11312　地下水

太原组上部灰岩由L8-L11灰岩组成,为全区稳定发育的厚层状灰岩、燧石灰岩,是开采二1煤的直接充水水源。平均厚度10179m,单位涌水量0100421L/s1m,渗透系数010476m/d。本含水层受构造

破坏严重,补给弱,岩溶发育较差,仅在局部地区见小的溶洞[2]。

11113　太原组下部灰岩岩溶含水层

地下水包括各煤层顶、底板砂岩含水层水、石炭系和寒武系灰岩水等,二1顶板砂岩裂隙含水层和底板石炭系灰岩岩溶含水层富水性弱,对开采二1煤层没有大的影响;而寒武系灰岩含水层含水性强,水压高,易发生底鼓,一旦它与石炭系灰岩及二1煤层直接底板发生水力联系,有发生矿井突水的危险。11313　老空积水

太原组下部灰岩主要由L1—L5灰岩组成,上距二1煤层约45m,L5灰岩是一5煤层的直接顶板,属底板间接充水含水层。平均厚度为19m,单位涌水量平均014411L/s1m,渗透系数平均4133m/d。属中等含水的岩溶裂隙含水层,浅部富水性较好,±0

　 66 　　　　　　　　　　　　　　　煤　炭　技　术　　　　　　　　　　　　　　　　第25卷目前该矿井范围内只有王山矿开采上部的六4

煤层,暂时不会给矿井造成威胁。随着矿井生产向下延伸,先期开采的老空区积水将会给安全生产造成一定隐患。114　主要导水通道

3　矿井水害防治措施

云盖山断裂带破坏了二1煤层底板隔水层的完整性,形成导水通道,使寒武系灰岩水与石炭系灰岩水发生水力联系。随着矿井采矿活动的加剧,寒武系灰岩水的水压力及采掘工作面的围岩压力也随之增大,在隔水层稳定性减小或丧失的情况下,仍有发生较大规模突水的可能析,1,以堵为辅”。为防止矿井,必须采取的措施如下:

(1)合理布置地下水位观测孔,加强水位观测,

在井田内6条落差较大的断层中,多数为导水性能不良的断层。但因断层落差不同,断层两盘对接的岩性出现差异,使得不同的断层具有不同的水文地质特性。如云盖山正断层,部分切断寒武系灰岩含水层,致使断开地段与未断开地段出现不同的导水性能。总之,灰岩水越流补给石炭系灰岩的可能,其值得一提的是,,虽然落差不大,但岩石破碎,往往形成突水通道。此外,岩石裂隙也会随着矿压的增大而成为导(突)水通道。

及时分析水位、水质的变化,为矿井防治水提供准确的基础数据。

(2)严格按照《煤矿安全规程》和《矿井防治水条

例》的要求,在断层两侧和井田边界留设防水煤柱。

(3)加强矿井探放水和疏干降压工作。在矿井

2　矿井突水因素及案例分析

白庙矿自建矿以来,共发生矿井突(涌)水16次,其中发生在太原组上部灰岩段的8次,寒武系灰岩突水6次,老空区突水2次。除老空区突水外,突水通道都是沿着大断层附近的次一级伴生断裂发生的[1]。

1999年3月,紧邻云盖山断裂的401采煤工作

采掘过程中,当工程通过或接近断层、裂隙密集带、小煤窑及采空区前,必须坚持“有疑必探”的原则,先对其实施有效的探放。

(4)对威胁二1煤层开采的石炭系和寒武系灰

岩水,在掘进之前和掘进过程中,必须对其进行有效的疏干和降压,只有当水位降到安全水头以下时才可进行回采。

(5)加强水文地质研究工作。在煤矿生产过程

面推进至距切眼405m时,采面底板发生突水,涌水量267150m3/h;4月8日,采面向前推进40m,采面下部底板再次突水,涌水量387156m3/h,采面被迫停产改造;之后,又向前推进5m,涌水量突然增大到500100m3/h,该采面再次被迫彻底停产。距突水点860m的供水井(在云盖山断层另一侧,距离云盖山断裂约800m)中寒武系灰岩水位下降27m,BZ1孔(距离云盖山断裂57m,紧邻突水点)寒武系灰岩水位下降至+120m,降幅达130m。对出水点和寒武系灰岩水分别取样分析,二者主要化学离子(阳离子Ca2+,Mg2+;阴离子HCO3-)指标十分相近,水质均为HCO3-Ca-Ng型,水量大且稳定、不易疏干,断定本次突水水源为寒武系灰岩水。

由此可见,虽然煤系地层隔水层相对较稳定,隔水性能较好,但在大断层附近裂隙发育,地层破碎,隔水效果明显降低,构成寒武系灰岩与石炭系灰岩水力联系的通道,直接威胁开采二1煤层。

中要综合分析井田水文地质资料和矿井充水因素,进行矿井涌水量与地下水水位及降雨量关系的分析,准确计算出矿井涌水量,提出科学的矿井水害防治方案。

4　结语

通过对白庙矿在开采二1煤层时构成矿井水害的各种因素的分析,提出了针对该矿的防治水措施,供在实际生产中参考。

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