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        山寨煤礦頂板含水層涌水規(guī)律及其防治對策探析

        2016-08-12 06:22:49李承東華亭煤業(yè)集團(tuán)山寨煤礦甘肅華亭縣744112
        低碳世界 2016年16期
        關(guān)鍵詞:隔水層井田富水

        李承東(華亭煤業(yè)集團(tuán)山寨煤礦,甘肅 華亭縣 744112)

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        山寨煤礦頂板含水層涌水規(guī)律及其防治對策探析

        李承東(華亭煤業(yè)集團(tuán)山寨煤礦,甘肅 華亭縣 744112)

        總結(jié)了山寨煤礦煤5層頂板含水層的空間分布特征及其涌水規(guī)律.針對含水層涌水規(guī)律,提出了含水層誰的防治對策,為礦井防治水工作提供了技術(shù)保障。

        頂板含水層;靜儲量;導(dǎo)水裂隙帶

        1 概述

        山寨井田位于山寨井田位于華亭煤田或華亭復(fù)式向斜的北部。從東到西主要包括東部背斜構(gòu)造,中部單斜構(gòu)造,西部向斜及邊界斷層。山寨井田內(nèi)巖層按其含水性、含水類型及水力特征,可劃分為四個含水層和三個隔水層。含水層從下到上分別為第一、第二、第三和第四含水層,隔水層從下到上分別為第一、第二和第三隔水層。礦井主要涌水水源是頂板含水層水(第三含水層和第四含水層)。

        2 頂板含水層空間展布特征

        根據(jù)收集到的山寨井田及周邊礦區(qū)的27個鉆孔資料,分別獲取各含、隔水層(包括煤5頂、底板)底板標(biāo)高,將各層底板高程網(wǎng)格化模型整合在一起,并按照研究區(qū)幾何邊界將區(qū)外的數(shù)據(jù)白化掉,可獲得山寨井田含、隔水層三維空間模型(如圖1),三維空間模型精細(xì)程度受鉆孔數(shù)量和深度的制約。由圖1可以看出,含、隔水層空間展布受地質(zhì)構(gòu)造影響,第四含水層以下,東部到中部平緩,中部到西部急劇傾伏;第四含水層以上,東部到西部延展平緩。

        圖1 山寨井田含、隔水層三維空間模型

        3 頂板含水層特征

        第三、四含水層為煤5層的頂板含水層,第四含水層(Ngn1)為一承壓含水層,該含水層富水性好;第三含水層(J2y2-3)為一復(fù)合含水層,砂巖占該地層的42%,含水層較薄,滲透性及富水性較弱。雖然在第四、三含水層和煤5層之間有很厚的隔水層,但是,根據(jù)對導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度計算,綜放開采所形成的導(dǎo)水裂隙帶在井田東部地區(qū)已進(jìn)入這兩個含水層,使得其構(gòu)成直接充水含水層。由于第三含水層富水性較弱,所以,富水性好的第四含水層成為礦井開采的主要的直接的充水水源。

        4 頂板含水層涌水規(guī)律

        煤5層頂板砂巖含水層裂隙發(fā)育及富水性總體上都隨深度遞減,但同時又具有各自不同的特點。

        (1)煤5頂板砂巖主要以釋放靜儲量為主,來勢猛、衰減快。在開采1101和1102工作面過程中,發(fā)生了7次大的突水,礦井瞬時充水強(qiáng)度大,最大一次瞬時水量達(dá)150m3/h,礦井停產(chǎn)達(dá)33d,影響了礦井的正常生產(chǎn)。幾次異常涌水量均顯示為從小到大再到小的過程,最后恢復(fù)到工作面正常涌水量;1102工作面的幾次異常涌水的顏色由乳白色逐漸變透明,這說明其充水水源徑流、補給條件差,以為靜儲量為主。從以往其它礦井類似突水事故的發(fā)生、發(fā)展過程分析,以靜儲量為主的涌水有可能瞬時對礦井造成災(zāi)難性后果,或可能造成短時間內(nèi)工作面被淹,后期在工作面低洼處影響綜采的正常進(jìn)行。

        (2)煤5頂板砂巖含水層在縱向上(傾斜方向上)水力聯(lián)系好,而在橫向上(走向方向上)水力聯(lián)系弱。在1101、1102、1103、1104工作面回采過程中,發(fā)現(xiàn)隨著工作面開采深度增加,涌水量隨之增加;工作面橫向推進(jìn)時涌水量常隨回采頂板運動規(guī)律發(fā)生周期性變化,即在工作面周期來壓之后一段時期內(nèi)工作面涌水突然增大,然后慢慢減小。

        (3)頂板含水層涌水還與導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度有關(guān),礦井開采初期,由于剛好處在東部背斜部位,含水層距煤5層比較近,故導(dǎo)水裂隙帶能夠到達(dá)含水層,從而將含水層水導(dǎo)入井下。但是隨著開采深度增加,煤層距頂板含水層越來越遠(yuǎn),煤層開采后裂隙帶也無法導(dǎo)通含水層,故礦井的涌水量也沒有明顯增大。

        (4)煤5頂板砂巖含水層在特殊的構(gòu)造部位異常富水。如在東部向斜部位1102工作面發(fā)生突水,水量之大前所未有;1103也是在這個部位發(fā)生突水的。

        5 頂板水害防治對策

        (1)對于頂板含水層水,在地面采用瞬變電磁法對富水性進(jìn)行探查,對異常富水區(qū)進(jìn)行鉆探驗證及預(yù)疏放。

        (2)在巷道和工作面掘進(jìn)過程中先采用直流電法進(jìn)行超前探查,然后對異常區(qū)進(jìn)行鉆探驗證及治理。

        (3)在工作面回采之前,利用音頻電透對工作面內(nèi)部和頂?shù)装鍢?gòu)造及其富水性進(jìn)行探測,先圈定異常區(qū),然后鉆探驗證,再進(jìn)行相應(yīng)治理。

        (4)在工作面回采過程中,進(jìn)行頂?shù)装搴畬蛹案鞒鏊c的水位實時監(jiān)測,出現(xiàn)異常即停采并進(jìn)行相應(yīng)排查和治理。

        6 結(jié)論

        (1)山寨井田頂板含水層主要是以釋放靜儲量為主,礦井開采初期涌水量大,后來逐漸趨于穩(wěn)定。

        (2)井田構(gòu)造也是影響含水層水釋放的一個主要因素。

        (3)針對含水層涌水規(guī)律,可以采用瞬變電磁法、直流電法及音頻透視等方法進(jìn)行探測,并由目的地就行探放。

        [1]甘肅省煤田地質(zhì)局一四六隊.甘肅省華亭煤田山寨井田補充勘探報告.2010,1.

        [2]煤炭科學(xué)研究總院西安研究院.山寨煤礦水文地質(zhì)條件評價及五年(2009~2013)防治水規(guī)劃.

        [3]武 強(qiáng),李周堯.礦井水災(zāi)防治[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2002.

        李承東(1973-),男,工程師,本科,主要從事煤礦地質(zhì)、防治水等方面的工作。

        TD745.21

        A

        2095-2066(2016)16-0077-01

        2016-5-20

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