雷 鵬

（霍州煤電集團(tuán)呂臨能化有限公司龐龐塔煤礦，山西 臨縣 033200）

1 工程概況

霍州煤電集團(tuán)龐龐塔煤礦位于山西省臨縣程家塔—吉家莊—陽泉村一帶，井田內(nèi)含煤地層為太原組和山西組，主要可采煤層為5上#、5#、9#煤層?，F(xiàn)階段5#煤層已開采殆盡，即將進(jìn)行9#煤層的開采。一采區(qū)首采工作面為9-101 工作面，9#煤層賦存于太原組中下部，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含一至二層夾矸，平均煤層厚度為12m。該工作面呈一單斜構(gòu)造，傾向?yàn)闁|西向，走向?yàn)槟媳毕?，煤層傾角15°～28°，平均25°。9-101 工作面井下位置：工作面北部為西區(qū)9#煤皮帶暗斜井及5#煤四條集中下山，南部、西部為9#煤層實(shí)體煤，東部為正在開采的9-301 工作面及南延輔運(yùn)、輸送機(jī)兩條大巷，上部為原5#煤5-103 工作面及原5-1052 巷。工作面在回采期間可能會(huì)揭露隱伏構(gòu)造，對(duì)工作面造成一定的影響。為具體了解9-101 工作面開采的安全性，對(duì)其開采的各種水害進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)。

2 9-101 工作面水文地質(zhì)條件分析

2.1 地質(zhì)構(gòu)造條件

龐龐塔礦9-101 工作面在掘進(jìn)過程中共揭露斷層14 條，全部為正斷層，最大的斷層落差為7m，最小構(gòu)造的斷層落差為1.3m。9-101 工作面掘進(jìn)期間所揭露斷層均在停采線以內(nèi)，其中F5 ～F13 等8條正斷層會(huì)對(duì)回采造成較大影響，其余斷層由于落差相對(duì)煤層厚度較小，預(yù)計(jì)對(duì)回采影響不大。工作面在回采期間可能會(huì)揭露隱伏構(gòu)造，對(duì)工作面造成一定的影響。斷層詳細(xì)特征如表1 所示。

表1 9-101 工作面斷層一覽表

2.2 水文地質(zhì)條件

2.2.1 頂板含水情況

9#煤層位于太原組中下部，灰?guī)r巖溶含水層位于煤層上方，灰?guī)r含水層主要為L1、L3、L4 石灰?guī)r。據(jù)礦方提供的水文勘探鉆孔抽水試驗(yàn)結(jié)果，單位涌水量0.00054～0.05539 L/s·m，為弱富水性，富水性較弱。

2.2.2 底板含水層

奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組位于9#煤層下方，抽水試驗(yàn)表明單位涌水量為0.851L/s·m，富水性中等。一般說來，隨埋深而變化，埋深小巖溶發(fā)育程度高，富水性強(qiáng)，埋深大則反之。但是古巖溶的存在可導(dǎo)致例外，使得O2灰?guī)r的富水性很不均一，在局部區(qū)域有可能偏大。

2.2.3 隔水層

根據(jù)礦方提供的地質(zhì)鉆孔柱狀圖等相關(guān)資料[1]，9#煤層一采區(qū)內(nèi)奧陶系頂面與9#煤層的垂直距離平均為81m，巖層主要由炭質(zhì)泥巖、泥巖、鋁質(zhì)泥巖構(gòu)成，層間夾雜著不穩(wěn)定發(fā)育的薄層石灰?guī)r、砂巖，是隔水性能優(yōu)良的巖層，對(duì)煤層下方的奧灰承壓水可起到阻隔作用。

“不要急著下結(jié)論，更不必?cái)U(kuò)大到所有的男人。這個(gè)男人也真有意思，當(dāng)他覺得被Y徹底傷害之后，反倒放下了。他不怕別人背叛，就怕別人愛他。當(dāng)他看到Y(jié)有了另外的男人，反而沒事了?！?/p>

2.2.4 采空區(qū)積水

9-101 工作面上部為原5#煤5-103 工作面，2010 年開采完。根據(jù)采掘情況分析上部采空區(qū)有三處低洼點(diǎn)可能存在積水，工作面圈定以后，已對(duì)低洼進(jìn)行了探放，均探至采空區(qū)，無水。

2.2.5 涌水量情況

預(yù)計(jì)工作面正常涌水量為30～40m3/h，最大涌水量為80m3/h。

2.2.6 綜合分析

龐龐塔礦9-101 工作面底板標(biāo)高為+589～ +698m，煤層上部的太灰含水層水位為+1011m～ +1098m。礦井多年對(duì)5#煤層的開采過程中，持續(xù)的對(duì)太灰水進(jìn)行疏降，太灰水水位基本保持在+595～ +748m 之間，且富水性愈來愈弱。在進(jìn)行9#煤層9-101 工作面回采過程中，預(yù)計(jì)太灰水會(huì)以淋水形式出現(xiàn)在工作面，但是水量不會(huì)很大，不會(huì)威脅工作面的安全高效回采。9-101 工作面下部的奧灰水水位為+800m～ +825m，工作面最低標(biāo)高為+596m，最大帶壓2.9MPa，且工作面存在多條斷層，若工作面與該含水層導(dǎo)通，預(yù)計(jì)將發(fā)生嚴(yán)重的突水事故，對(duì)工作面安全生產(chǎn)造成巨大的威脅。

3 底板突水危險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)分析

3.1 突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

根據(jù)以上分析結(jié)果可知，龐龐塔礦9-101 工作面下方的奧灰水是強(qiáng)承壓含水層，如果在工作面回采過程中遇到斷層等導(dǎo)水構(gòu)造，可能會(huì)引發(fā)工作面突水事故。因此為保障工作面近距離承壓水上的安全作業(yè)，需對(duì)9-101 工作面底板穩(wěn)定性和突水的危險(xiǎn)性作進(jìn)一步分析研究。采用突水系數(shù)法進(jìn)行底板突水危險(xiǎn)性分析，首先進(jìn)行突水系數(shù)的計(jì)算，公式[2-3]：

Ts-突水系數(shù)，MPa/m；

P-承壓水壓力，MPa；

h2-底板與下部含水層間隔水層總厚度，m。

底板有效隔水層分析計(jì)算模型如圖1 所示。

圖1 工作面開采底板隔水層分層結(jié)構(gòu)模式圖

ha-煤層底板與含水層的距離，龐龐塔礦9-101工作面距底板奧灰含水層垂直距離為81m；

h1-工作面回采期間，底板上部發(fā)生塑性破壞巖體的深度，考慮工作面采動(dòng)及底板下部承壓含水層水壓的作用，破壞深度計(jì)算公式為[4]：

式中：

k1-采空區(qū)傾斜方向邊緣區(qū)域應(yīng)力集中系數(shù)，取2.0；

h-工作面平均埋深，龐龐塔礦9-101 工作面平均蓋山厚度為510m；

γ-頂板巖層容重，為2.48MN/m3；

Cm-底板內(nèi)聚力，為11.26MPa；

φ-底板內(nèi)摩擦角，為26°；

m-采高，9-101 工作面采用放頂煤開采工藝，設(shè)計(jì)采出率為93%，煤層總厚為12m，因此采高為11.16m。

通過式（4）可計(jì)算得到工作面采動(dòng)破壞底板深度xa=12.6m，通過式（3）可得采動(dòng)和承壓水作用下底板破壞深度為17.8m。

式（2）中h3為承壓水導(dǎo)升帶高度，根據(jù)礦方提供的地下水文鉆孔得知h3=9.6m，由式（2）得到龐龐塔礦9-101 工作面與下部奧灰含水層間有效隔水層厚底為53.6m。龐龐塔礦一采區(qū)內(nèi)奧灰水位為+800m ～+825m，9-101 工作面最低標(biāo)高為+596m，最大帶壓P=2.9MPa，由式（1）計(jì)算可得9-101 工作面最大突水系數(shù)約為0.054MPa/m。根據(jù)煤礦防治水規(guī)定要求，底板受構(gòu)造破壞區(qū)域突水系數(shù)應(yīng)不大于0.06MPa/m，正常塊段應(yīng)不大于0.1MPa/m，此時(shí)工作面處于安全開采范圍。9-101 工作面內(nèi)存在多條斷層，其突水系數(shù)小于0.06MPa/m，因此9-101 工作面能夠進(jìn)行帶壓開采。

3.2 底板水害治理建議

根據(jù)突水系數(shù)法的研究結(jié)果，9-101 工作面底板奧灰水無突水危險(xiǎn)，但同樣需加強(qiáng)防治水相關(guān)工作。9-101 工作面帶壓開采期間必須制定專項(xiàng)防治水措施，嚴(yán)格按照措施施工，加強(qiáng)水文觀測，發(fā)現(xiàn)透水預(yù)兆時(shí)立即停止作業(yè)，按避災(zāi)路線將人員撤到安全地點(diǎn)，并及時(shí)向區(qū)、礦調(diào)度匯報(bào)情況，聽從調(diào)度指揮和安排。

當(dāng)回采工作面內(nèi)有導(dǎo)水的斷層、裂隙或陷落柱時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照規(guī)定留設(shè)防隔水煤（巖）柱，否則不準(zhǔn)采煤。工作面正式回采前應(yīng)首先在綜采工作面進(jìn)行坑透工作，查明各個(gè)斷層的導(dǎo)水性和具體位置，必要時(shí)需要采取底板注漿等措施加固底板。注漿堵水主要是封堵導(dǎo)水通道（導(dǎo)水?dāng)鄬印?dǎo)水陷落柱、導(dǎo)水裂隙、導(dǎo)水舊鉆孔），并通過物探與鉆探驗(yàn)證注漿改造效果。回采工作面開采完后，對(duì)于已經(jīng)失去使用價(jià)值而需關(guān)閉的局部疏水降壓鉆孔，必須進(jìn)行注漿封閉，并在有關(guān)圖紙上標(biāo)明其位置。

4 結(jié)論

依據(jù)龐龐塔礦9-101 工作面具體的開采技術(shù)和水文地質(zhì)條件，對(duì)工作面開采各種水源進(jìn)行分析，得到工作面安全生產(chǎn)的主要威脅為底板奧灰含水層。采用突水系數(shù)法計(jì)算得到9-101 工作面突水系數(shù)為0.054MPa/m，其突水系數(shù)小于0.06MPa/m，一般情況下不會(huì)發(fā)生奧灰水突水危險(xiǎn)。但是工作面揭露多條斷層，建議龐龐塔礦9-101 工作面開采之前，應(yīng)首先在綜采工作面進(jìn)行坑透工作，探測采面內(nèi)的構(gòu)造異常體，查明各個(gè)斷層的導(dǎo)水性和具體位置，必要時(shí)采取底板注漿等措施加固底板、封堵導(dǎo)水通道等措施，探測、評(píng)價(jià)安全后，方可掘進(jìn)或回采。