宋靚靚，師曉文，葉定南，丁思月，游文華

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局一一三地質(zhì)隊(duì)，四川 瀘州 646000）

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古敘石寶礦段C17煤層底板突水危險(xiǎn)性分析

宋靚靚，師曉文，葉定南，丁思月，游文華

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局一一三地質(zhì)隊(duì)，四川 瀘州 646000）

摘要：通過(guò)對(duì)古敘礦區(qū)石寶礦段詳查水文地質(zhì)資料的綜合分析，闡述了C(17)煤層開(kāi)采的充水含水層的富水性，采用突水系數(shù)法分析了C(17)煤層的底板突水危險(xiǎn)性，為下步礦段內(nèi)井田勘探階段水文地質(zhì)工作方向提供參考。

關(guān)鍵詞：煤礦；底板；突水；石寶

古敘礦區(qū)石寶礦段位于川黔邊界，古藺縣城125°方向直距約35km，行政區(qū)劃屬古藺縣石寶鎮(zhèn)、金星鄉(xiāng)、長(zhǎng)坪鄉(xiāng)等管轄，走向長(zhǎng)15km，南北寬10km，是國(guó)家規(guī)劃大型煤炭基地，現(xiàn)為詳查階段，為了解該礦段C17煤層是否存在底板突水的危險(xiǎn)性，現(xiàn)通過(guò)對(duì)該礦段水文地質(zhì)資料的分析，利用突水系數(shù)法對(duì)C17煤層底板隔水層的突水危險(xiǎn)性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

1　礦段水文地質(zhì)條件

1.1主要含水層

礦段內(nèi)主要含煤地層為第二系上統(tǒng)龍?zhí)督M，全區(qū)可采或大部可采煤層8層（C13、C14、C15、C17、C20、C23、C24、C25），其中全區(qū)穩(wěn)定其中全區(qū)采煤層為C17、C25煤層。根據(jù)詳查水文地質(zhì)資料綜合分析，有兩個(gè)可對(duì)煤系地層直接充水的含水層，分別為煤系上部長(zhǎng)興組巖溶裂隙含水層和煤系下部茅口組巖溶裂隙、巖溶管道含水層。

1.1.1二疊系上統(tǒng)長(zhǎng)興組巖溶裂隙含水層

巖性主要為深灰、黑色生物碎屑灰?guī)r。區(qū)內(nèi)共出露泉井46個(gè)，一般流量0.08～5.787 L/s，平均流量2.199 L/s，單位面積泉流量13.225L/s·km2，富水性中等。動(dòng)態(tài)變化隨季節(jié)變化，極不穩(wěn)定。有31個(gè)鉆孔揭露該層，簡(jiǎn)易水文觀測(cè)中有8個(gè)鉆孔出現(xiàn)沖洗液全孔漏失，最大消耗量達(dá)6 m3/h。淺部巖芯中溶蝕裂隙發(fā)育，大部分鉆孔在該層開(kāi)孔都出現(xiàn)全孔漏失；隨深度變化溶蝕作用逐漸變?nèi)?，裂隙多呈閉合或被充填，鉆進(jìn)過(guò)程中消耗量都較小。在向斜揚(yáng)起端6號(hào)勘查線硐壩河旁602號(hào)孔，此層地下水具承壓性，礦段普查中少數(shù)鉆孔揭穿此層涌水，水頭高出地表0.65m，涌水量為0.17L/s。單位涌水量q＝2.95×10-3～0.13L/s·m，滲透系數(shù)k為3.56×10-3～0.155 5m/d。由于C13煤層距長(zhǎng)興灰?guī)r含水層距4.36～27.92m，平均 15.71m，在開(kāi)采該層時(shí)長(zhǎng)興組巖溶裂隙水可通過(guò)冒落帶和導(dǎo)水裂隙帶進(jìn)入礦井，為煤系頂板直接充水含水層。

1.1.2二疊系下統(tǒng)茅口、棲霞組巖溶強(qiáng)含水層

淺灰、深灰色灰?guī)r，局部含燧石結(jié)核，平均厚約451.00m，出露面積廣，主要接受大氣降水和韓家店組地層溪溝水補(bǔ)給。區(qū)內(nèi)共調(diào)查出露泉井75個(gè)，一般流量0.014～33.02L/s，平均流量10.20L/s，單位面積泉流量10.83L/s·km2，富水性強(qiáng)。動(dòng)態(tài)變化極大。

本次勘查所有見(jiàn)煤鉆孔均揭露本組地層，一般孔揭露鉆探厚度8～15m，水文孔揭露鉆探厚度44.69～102.63m，標(biāo)高850.29～1 275.73m。據(jù)鉆孔水文工程地質(zhì)編錄和抽水試驗(yàn)成果，茅口組地層含水層厚度4.51～6.53m，含水率4%～12.3%，所有鉆孔均未見(jiàn)到溶洞，溶裂隙發(fā)育極不均一，少量孔見(jiàn)有微弱的溶蝕裂隙，并隨深度增加逐漸變?nèi)?，大部分灰?guī)r裂隙均被方解石充填。靠近煤系附近深部茅口灰?guī)r富水性弱，鉆孔沖洗液消耗量較小。局部遇溶蝕裂隙，漏失量較大。在該層進(jìn)行鉆孔分層靜止水位觀測(cè)，地下水位標(biāo)高為886.89～1 331.09m。該段巖層為強(qiáng)透水、強(qiáng)富水巖溶裂隙、巖溶管道含水層。由于C25煤層距下部茅口組含水層僅0.03～19.11m，平均3.76m，厚度小難起隔水作用，可直接導(dǎo)水。調(diào)查發(fā)現(xiàn)有些小煤窯在開(kāi)挖淺部C25煤層時(shí)，遭遇茅口組股狀涌水而廢棄。該層為煤系底板直接充水含水層。

1.2主要隔水層

二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M相對(duì)隔水層由灰至深灰色細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖、粘土巖、煤層（線）和硫鐵礦等等組成含煤巖系。厚度76.25～105.62m，平均厚89.56m。一般流量0.018～0.601 L/s，平均流量0.192L/s，單位面積泉流量0.616L/s·km2。本次勘查的所有鉆孔簡(jiǎn)易水文觀測(cè)，水位和消耗量變化無(wú)明顯異常。據(jù)水文孔物探水文測(cè)井，煤系地層無(wú)涌水反應(yīng)，說(shuō)明本組不含水，屬富水性弱的相對(duì)隔水層。

2　C17煤層底板突水危險(xiǎn)性分析

2.1突水系數(shù)法

1）開(kāi)采C17煤層主要受底板茅口組灰?guī)r水的威脅，煤層底板隔水層是有效阻止突水的唯一因素，所以采用突水系數(shù)法對(duì)底板突水危險(xiǎn)性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)是比較科學(xué)和常用的方法之一。根據(jù) 《煤礦防治水規(guī)定》指出的突水系數(shù)是單位隔水層所能承受的極限水壓值，即

式中：Ts——突水系數(shù)，MPa/m；P——含水層水壓，Mpa；M——隔水層厚度，m。

2）煤炭資源的開(kāi)采破壞了該區(qū)原始地應(yīng)力，在地應(yīng)力的影響下隨著開(kāi)采深度的增加，采礦對(duì)底板隔水層的擾動(dòng)破壞厚度逐步變大。根據(jù)《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范，GB12719—1991》所給出的在考慮采礦對(duì)底板隔水層擾動(dòng)破壞的作用下的突水系數(shù)計(jì)算公式：

式中：Ts——突水系數(shù)，MPa/m；P——隔水層承受的水壓，Mpa；M——底板隔水厚度，m；CP——采礦對(duì)底板隔水層擾動(dòng)破壞厚度，m。

2.2參數(shù)選擇

根據(jù)礦段內(nèi)鉆孔簡(jiǎn)易水文觀測(cè)和水文工程地質(zhì)編錄資料，C17煤層底部到茅口組含水層頂部未見(jiàn)涌漏水現(xiàn)象，巖性主要為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和粘土巖，是相對(duì)隔水層。根據(jù)研究顯示，巖石的柔韌性是阻止水進(jìn)入的有利因素，但抵抗礦壓破壞能力弱，而剛性巖石抵抗抗壓破壞的能力強(qiáng)，但阻水能力低。由于該處巖石主要有泥巖和粘土巖，故此處底板巖石有效阻水系數(shù)選1.0。

據(jù)我國(guó)常用采礦對(duì)底板隔水層擾動(dòng)破壞厚度經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：CP=0.008 5*開(kāi)采深度(m)+0.166 4*開(kāi)采煤層傾角(rad)+0.107 9*開(kāi)采工作面斜長(zhǎng)(m)+4.3579，結(jié)合石寶礦段茅口組水文工作鉆孔實(shí)際情況，計(jì)算出開(kāi)采C17煤層時(shí)底板隔水層擾動(dòng)破壞厚度見(jiàn)表1。

表1　開(kāi)采 C17煤層對(duì)底板隔水層擾動(dòng)破壞厚度

表2　C17煤層底板有效隔水層厚度和突水系數(shù)

2.3突水系數(shù)計(jì)算

在根據(jù)以上8個(gè)鉆孔茅口組分層靜止水頭標(biāo)高、C17煤層相關(guān)參數(shù)及結(jié)合表1，計(jì)算出有效隔水層厚度和突水系數(shù)值見(jiàn)表2。

2.4底板突水危險(xiǎn)性判定

根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》底板受構(gòu)造破壞塊段突水系數(shù)一般不大于0.06 MPa/m，正常塊段不大于0.1MPa/m。根據(jù)詳查報(bào)告顯示破壞茅口和煤系地層的斷層少，本文以突水系數(shù)一般不大于0.1 MPa/m作為評(píng)價(jià)界限值。由表2可以看出，8個(gè)鉆孔有5個(gè)鉆孔均大于評(píng)價(jià)界線值，最大的突水系數(shù)對(duì)應(yīng)甚至為0.26 MPa/m，據(jù)此分析C17煤層在開(kāi)采過(guò)程中存在底板突水的危險(xiǎn)性。

3　結(jié)論

1）由表1分析得出，采礦對(duì)底板隔水層擾動(dòng)破壞厚度CP，在采深增加時(shí)礦壓隨著增加，采動(dòng)對(duì)底板的破壞特征明顯變化，不可忽視。

2）根據(jù)該礦段數(shù)據(jù)分析，在考慮采礦對(duì)底板隔水層擾動(dòng)破壞情況下，利用突水系數(shù)公式計(jì)算出的結(jié)果大部分大于評(píng)價(jià)界線值，該礦段在開(kāi)采在C17煤層過(guò)程中存在底板突水的危險(xiǎn)性。

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Analysis of Danger of Water Bursting From the C17Coal Seam Floor in the Shibao Block of the Guxu Coal Mine

SONG Liang-liang SHI Xiao-wen YE Ding-nan DING Shi-yue YOU Wen-hua
(No.113 Geological Team,BGEEMRSP,Luzhou,Sichuan 646000)

Abstract:This paper deals with danger of water bursting from the C(17)coal seam floor in the Shibao block of the Guxu Coal Mine by the use of water bursting coefficient method and based on detailed hydrogeological data.

Key words:aquifer; hydrogeology; water bursting coefficient

作者簡(jiǎn)介：宋靚靚（1987-），女，河南扶溝人，工程師，主要從事地質(zhì)勘查與找礦工作

收稿日期：2015-04-09

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.027

中圖分類(lèi)號(hào)：P641.4；P618.11

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-0995（2016）01-0123-03