向濤

摘 要:大漢溝井田的斷層及地下水對礦井生產(chǎn)和開拓都有直接的影響,未來礦井開拓和生產(chǎn)時應留足斷層防水煤柱,以防斷層導水影響礦井正常生產(chǎn),并避開地下水評價危險區(qū),在過渡區(qū)注意防水監(jiān)測。

關(guān)鍵詞:斷層地下水安全區(qū)過渡區(qū)危險區(qū)

中圖分類號:TD745 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0058-01

山西大漢溝礦井位于靜樂縣杜家村鎮(zhèn)東北10km處的青羊尾村一帶,井田位于山西黃土高原的中北部,植被稀少,地形較為復雜,切割劇烈。井田內(nèi)大部分為第四系黃土覆蓋,部分基巖出露,總體地形東南部高,西北部低,井田內(nèi)含煤地層為二疊系下統(tǒng)山西組和石炭系上統(tǒng)太原組。

井田內(nèi)地表屬典型的山谷地形,無地表水體,但汛期時有季節(jié)性河流。平時無水,雨季時有洪水。地表水水害的影響主要來自于大氣降水,大氣降水通過第四系表土層潰入井下,且井田煤層傾角較大,東部有露頭,大氣降水通過煤層露頭滲入,對井下安全生產(chǎn)有一定影響。

1構(gòu)造對礦井充水的作用和影響

斷層對含水層和隔水層的影響形式不同,對隔水層主要是破壞其隔水巖層強度、降低其隔水性能;對含水層來說,由于巖層錯位,既可破壞含水層的連續(xù)性、降低其含水性,也可使含水性弱的含水層與含水性強的含水層對接,使其相互發(fā)生水力聯(lián)系,從而使含水性弱的含水層的富水性增強。

本井田內(nèi)有1個鉆孔揭露斷層,揭露斷點1個,沖洗液最大漏失量0.63m3/h。通過對比分析認為其走向近東西,向東延入奧陶系灰?guī)r,傾角70°,落差60m,定名為F5斷層。大漢溝煤礦生產(chǎn)過程中揭露過4條落差在1.0m～2.5m的斷層。井下遇斷層時常發(fā)生淋水、滴水現(xiàn)象,有時會涌水,但水量不大,1～3月即可疏干。

綜上所述,斷層是否導水主要取決于斷層破碎帶性質(zhì)及斷層兩盤含水層的相互接觸關(guān)系。據(jù)此分析,本井田的東部露頭處F5斷層,使井田內(nèi)的煤系含水層與對盤的奧陶系石灰?guī)r含水層對口接觸,形成導水邊界,斷層導水。因此,未來礦井開拓和生產(chǎn)時應留足斷層防水煤柱,以防斷層導水影響礦井正常生產(chǎn)。

2地下水動態(tài)變化對礦井開采的影響

2.1 孔隙水

第四系和第三系孔隙水含水量不大,為弱富水性,對礦井的充水作用較小。

2.2 裂隙水

為石炭～二疊系砂巖裂隙含水層,直接充水層為煤層頂?shù)装迳皫r,間接充水層為煤層頂?shù)装迳细不蛳路纳皫r裂隙含水層,二者均對礦井的充水有一定影響。

2.3 巖溶水

本井田巖溶水可分為兩種類型。一種是石炭系層間巖溶水,大部分為間接充水層,對礦坑充水有一定的影響;另一種是奧陶系石灰?guī)r巖溶水,為間接充水層。井田奧灰?guī)r溶水水位標高為+1498.04m,2號煤層的底板標高為1850m～950m,2下號煤層的底板標高為1850m～950m,3號煤層的底板標高為1850m～950m,4號煤層的底板標高為1900m～900m,5號煤層的底板標高為1850m～900m,由此可見,井田內(nèi)2號、2下號、3號、4號、5號煤層除東部高于奧灰水標高外,大部分存在帶壓,在開采深部煤層時,底板標高逐漸降低,底板承受的奧灰水壓逐漸增大,煤層開采將受到奧灰水威脅。根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》計算突水系數(shù)。

突水系數(shù)計算采用公式:

式中Ts為突水系數(shù)(MPa/m);

P為隔水層底板承受的水壓(MPa);

M為隔水層厚度(m)。

2號、2下號、3號、4號、5號煤層底板到奧灰頂面巖層厚度分別為95.01m、88.78m、 78.45m、63.34m、33.50m,則2號、2下號、3號、4號、5號煤層的最大突水系數(shù)分別為0.07MPa/m、0.07MPa/m、0.08MPa/m、0.10MPa/m、0.19MPa/m。

根據(jù)突水系數(shù)計算公式,計算出三區(qū)(安全區(qū)、過渡區(qū)、危險區(qū))范圍(表1)。

(1)2號煤層。

底板突水系數(shù)為0.06MPa/m時,該處煤層底板標高為1011.36m,因此2號煤層開采水平在1011.36m以上時可視為安全區(qū)。

底板突水系數(shù)為0.10MPa/m時,該處煤層底板標高為623.56m,因此2號煤層在最低開采水平至1011.36m時,為過渡區(qū)。

(2)2下號煤層。

底板突水系數(shù)為0.06MPa/m時,該處煤層底板標高為1043.27m,因此,2下號煤層開采水平在1043.27m以上時可視為安全區(qū)。

底板突水系數(shù)為0.10MPa/m時,該處煤層底板標高為680.90m,因此,2下號煤層在最低開采水平至1043.27m時,為過渡區(qū)。

(3)3號煤層。

底板突水系數(shù)為0.06MPa/m時,該處煤層底板標高為1096.18m,因此,3號煤層開采水平在1096.18m以上時可視為安全區(qū)。

底板突水系數(shù)為0.10MPa/m時,該處煤層底板標高為775.98m,因此,3號煤層在最低開采水平至1096.18m時,為過渡區(qū)。

(4)4號煤層。

底板突水系數(shù)為0.06MPa/m時,該處煤層底板標高為1173.58m,因此4號煤層開采水平在1173.58m以上時可視為安全區(qū)。

底板突水系數(shù)為0.10MPa/m時,該處煤層底板標高為865.05m,因此4號煤層在最低開采水平至1173.58m時,為過渡區(qū)。

(5)5號煤層。

底板突水系數(shù)為0.06MPa/m時,該處煤層底板標高為1326.44m,因此,5號煤層開采水平在1326.44m以上時可視為安全區(qū)。

底板突水系數(shù)為0.10MPa/m時,該處煤層底板標高為1189.70m,因此,5號煤層開采水平在1189.70m～1326.44m時,為過渡區(qū)。

5號煤層在最低開采水平至1189.70m時,為危險區(qū)。

3結(jié)語

本井田的東部露頭處F5斷層,使井田內(nèi)的煤系含水層與對盤的奧陶系石灰?guī)r含水層對口接觸,形成導水邊界,斷層導水。井田內(nèi)2號、2下號、3號、4號、5號煤層除東部高于奧灰水標高外,大部分存在帶壓,在開采深部煤層時,底板標高逐漸降低,底板承受的奧灰水壓逐漸增大,煤層開采將受到奧灰水威脅。因此,未來礦井開拓和生產(chǎn)時應留足斷層防水煤柱,以防斷層導水影響礦井正常生產(chǎn),并避開地下水評價危險區(qū),在過渡區(qū)注意防水監(jiān)測。