孫少紅++趙慶祥
[摘 要]翟鎮(zhèn)煤礦下組煤開采主要受徐、奧灰含水層的影響。由于本井田斷層與褶曲并存,地質(zhì)條件復(fù)雜,在底板隔水巖柱薄弱地帶或構(gòu)造破碎地段,存在著灰?guī)r水突破相對隔水層潰入礦井的可能。同時,隨著開采深度加大,水壓增高,特別是當(dāng)徐灰與奧灰發(fā)生水力聯(lián)系之后,將以底鼓水形式威脅下組煤的開采。本文應(yīng)用多因素復(fù)合突水模式計算數(shù)據(jù)(突水指數(shù))對下組煤底板危險性進行評價,根據(jù)不同區(qū)域突水性指數(shù)差異提出相應(yīng)的水害防治措施。
[關(guān)鍵詞]突水 危險性 評價 防治
中圖分類號:TM725 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)43-0001-01
1、前言
目前礦井開采11煤,后續(xù)將開采13、15煤,但是下組煤距底板徐、奧灰較近,而且鄰近礦井—良莊煤礦開采深部下組煤時,曾發(fā)生奧灰突水事故。本礦井也受其威脅,因此,進行下組煤開采底板突水危險性評價及水害防治措施,對保障礦井安全、正常生產(chǎn)具有重要的實際意義。
2.1 多因素復(fù)合處理
翟鎮(zhèn)煤礦底板突水主要因素有構(gòu)造、含水層富水性、水壓、隔水層阻水能力4個因素,在進行復(fù)合處理時必須把這4個因素的信息層復(fù)合為一個信息層。由于每次復(fù)合只能復(fù)合兩個信息層,所以復(fù)合時先復(fù)合兩個,再將其復(fù)合結(jié)果與第三個復(fù)合,最后再用其結(jié)果與第四個復(fù)合。復(fù)合處理后,各個因素專題圖的屬性信息均被保留,模型運算時需要用的數(shù)據(jù)均存在格網(wǎng)文件中。
2.1.1突水模式的建立
根據(jù)礦井突水單因素分析,構(gòu)造初始的數(shù)學(xué)模型。初始模型包含影響突水的各個主要因素,即由單因素分析所確定的構(gòu)造、含水層富水性、水壓、隔水層阻水能力等因素。初始模型構(gòu)成后,從復(fù)合后的信息層屬性表中讀取所需要的數(shù)據(jù),并進行運算。經(jīng)過多種模型的運算與反復(fù)擬合,翟鎮(zhèn)井田最終選定的擬合程度最好的突水模式為:
式中:-突水指數(shù);-構(gòu)造復(fù)雜程度; -水頭壓力(MPa);-底板阻水巖層有效厚度;-權(quán)重系數(shù),分別為0.6和0.4;—富水性指數(shù),取值1~3,強富水時取3,中等富水取2,弱富水取1。
2.2 評價結(jié)果
根據(jù)上述突水模式,對翟鎮(zhèn)煤礦下組煤分別進行了底板奧灰危險性評價。
2.2.1 11煤底板奧灰危險性評價
計算獲得井田范圍內(nèi)突水指數(shù)變化于0.10~0.58之間,根據(jù)突水指數(shù)的取值大小及實際突水情況,將全井田劃分為突水危險區(qū),突水較危險區(qū)和安全區(qū)
(1)危險區(qū)(Ⅰ)
突水指數(shù)n>0.40,主要分布礦井中部和東部很小一部分,此區(qū)域斷層復(fù)雜,富水性較強,奧灰突水系數(shù)較高。
(2)較危險區(qū)(Ⅱ)
突水指數(shù)n=0.25~0.4,分布于框架中、東部,此區(qū)域奧灰富水性中等,斷層較為復(fù)雜。
(3)安全區(qū)(Ⅲ)
突水指數(shù)n <0.25,主要分布在非富水區(qū),主要位于礦井的西部,此區(qū)域奧灰富水性較弱,構(gòu)造較為簡單,11煤已實現(xiàn)了安全開采。
2.2.2 13煤底板奧灰危險性評價
計算獲得井田范圍內(nèi)突水指數(shù)變化于0.02~0.6之間,根據(jù)突水指數(shù)的取值大小及實際突水情況,將全井田劃分為突水危險區(qū),突水較危險區(qū)和安全區(qū)
(1)危險區(qū)(Ⅰ)
突水指數(shù)n>0.38,主要分布礦井中部、東部和西部很小一部分,此區(qū)域斷層復(fù)雜,富水性較強,底板隔水層(叫)較薄,奧灰突水系數(shù)較高。
(2)較危險區(qū)(Ⅱ)
突水指數(shù)n=0.22~0.38,分布于框架中、東部和西部,此區(qū)域奧灰富水性中等,斷層較為復(fù)雜。
(3)安全區(qū)(Ⅲ)
突水指數(shù)n <0.22,主要分布在非富水區(qū),主要位于礦井的中西部,此區(qū)域奧灰富水性較弱,構(gòu)造較為簡單。
2.2.3 15煤底板奧灰危險性評價
計算獲得井田范圍內(nèi)突水指數(shù)變化于0.04~0.62之間,根據(jù)突水指數(shù)的取值大小及實際突水情況,將全井田劃分為突水危險區(qū),突水較危險區(qū)和安全區(qū)。
(1)危險區(qū)(Ⅰ)
突水指數(shù)n>0.35,主要分布礦井中部和東部很小一部分,此區(qū)域斷層復(fù)雜,富水性較強,奧灰突水系數(shù)較高。
(2)較危險區(qū)(Ⅱ)
突水指數(shù)n=0.2~0.35,分布于框架中、東部和西部較小的區(qū)域,此區(qū)域奧灰富水性中等,斷層較為復(fù)雜。
(3)安全區(qū)(Ⅲ)
突水指數(shù)n <0.2,主要分布在非富水區(qū),主要位于礦井的西部,此區(qū)域奧灰富水性較弱,構(gòu)造較為簡單。
3、后組煤開采底板水害防治措施
3.1建立完善的徐奧灰地下水觀測系統(tǒng)利用現(xiàn)有觀測孔,運用有效的探測手段,查明底板灰?guī)r巖溶的分層賦水性。我礦先后在-400大巷打鉆兩個奧灰孔,為查清奧灰富水特征和水力聯(lián)系及治水方案提供了可靠依據(jù)。
3.2加強斷層含、導(dǎo)水性的探查與分析工作鉆探資料表明,斷層在天然狀態(tài)下多數(shù)為不含水和不導(dǎo)水。但是,由于斷層的含、導(dǎo)水性受到很多的影響,不排除在一定的層位和部位具有一定的含水性和導(dǎo)水性,在采動作用下導(dǎo)水性增強。因此,應(yīng)加強斷層及其含、導(dǎo)水性的探測研究,分析采動作用下斷層“活化”的可能。
3.3加強煤層底板突水評價與防治方法研究堅持“物探先行、鉆探驗證、查明條件、安全開采”的底板防治水原則。在每個工作面形成后,進行工作面開采前的頂、底板含水層的富水性探測和安全開采評價,以便查明地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,為工作面的安全開采提供資料和保證。如果采取預(yù)疏放的措施,則應(yīng)盡早實施,以免影響工期。疏水時保證礦井排水能力應(yīng)能滿足疏水要求。
3.4.加強東部水文地質(zhì)條件探查工作。目前礦井主要集中在井田中部、西部開采,中東部及東部水文地質(zhì)工作較少,今后應(yīng)加強此區(qū)域的水文地質(zhì)條件探查工作。
3.5 開展煤層底板破壞深度現(xiàn)場探測工作
由于本次底板突水危險性評價中的底板破壞深度按照《規(guī)程》計算得到的,本礦井的底板破壞深度具體數(shù)值尚沒有,因此建議開展煤層底板破壞深度現(xiàn)場探測工作,確定本礦井的底板破壞深度數(shù)值。
參考文獻(xiàn):
[1]施龍青等,《基于信息融合的底板突水預(yù)測》,中國礦業(yè)大學(xué)出版社.
[2]方永明,《煤礦水文地質(zhì)分析、突水預(yù)測預(yù)報及重大特大透水災(zāi)害防治、救治方案設(shè)計與快速治理》實用手冊,中國煤炭出版社.
[3]房佩賢,《專門水文地質(zhì)學(xué)》,地質(zhì)出版社.
作者簡介:孫少紅,女,大學(xué)學(xué)歷,技校教師,翟鎮(zhèn)煤礦培訓(xùn)中心教師.
中國科技博覽2015年43期