郝曉虎

（霍州煤電集團(tuán) 大地煤業(yè)有限公司，山西 吉縣 042202）

1 概 況

煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主體地位，水害事故是制約煤炭安全開(kāi)采的礦井災(zāi)害之一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)受水害威脅的礦井達(dá)到8 000 余座以上，因此，水害防治是煤炭開(kāi)采的重要工作。為實(shí)現(xiàn)水害事故的有效防治，國(guó)家相關(guān)部門(mén)提出了“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”防治水十六字方針。曹村煤礦十采區(qū)2 號(hào)煤開(kāi)采標(biāo)高為-250—+120 m，上部第四系沖積層厚度在400～600 m，存在K9、K8 等砂巖含水層，對(duì)開(kāi)采2 號(hào)煤層有較大影響；底板下存在O2 厚層灰?guī)r，O2灰?guī)r水靜水位標(biāo)高約520 m，開(kāi)采煤層承壓達(dá)3.5 MPa。因此，對(duì)曹村煤礦十采區(qū)2 號(hào)煤充水條件以及頂?shù)装逋凰ｋU(xiǎn)性進(jìn)行分析。

2 2 號(hào)煤充水條件

充水條件主要包括充水水源和充水通道，是導(dǎo)致礦井水害的關(guān)鍵因素。曹村煤礦十采區(qū)2 號(hào)煤充水水源主要為地下含水層水，充水通道主要為孔隙裂隙、采動(dòng)裂隙以及導(dǎo)水構(gòu)造。

2.1 充水水源

（1） 大氣降水和地表水。

資料顯示，曹村煤礦涌水量受年降水量及降水季節(jié)性變化影響較小，且隨著礦井開(kāi)采深度的增大，大氣降水和地表水的影響越來(lái)越小。

（2） 地下含水層水。

曹村煤礦2 號(hào)煤頂板充水水源主要為二疊系下石盒子組K8、K9 中粒及細(xì)粒砂巖和上石盒子組K10、K12、K13 中粒及中粗粒砂巖水，砂巖含水層累計(jì)厚度約25 m 左右，其中，K8、K9 為直接充水水源，K10、K12、K13 為間接充水水源，礦井充水水源以直接充水水源為主，單位涌水量0.001～0.045 L/s·m。

曹村煤礦2 號(hào)煤底板直接充水水源主要為二疊系山西組K7 中粒砂巖水，含水層厚6 m 左右，富水性較弱，間接充水水源主要為石炭系太原組K5中粒砂巖水、K4、K3、K2 石灰?guī)r水和K1 中細(xì)粒砂巖水，其中，K7、K5 和K1 砂巖含水層累厚約12 m 左右，富水性弱，K4、K3、K2 石灰?guī)r含水層累厚15 m 左右，巖溶裂隙相對(duì)較發(fā)育，但不均一，一般屬富水性中等、局部富水性強(qiáng)的含水層，在構(gòu)造發(fā)育部位且有導(dǎo)水?dāng)鄬訙贤ǖ那闆r下，是2 號(hào)煤底板的主要充水源。

（3） 采空區(qū)積水。

曹村煤礦井田邊界煤層露頭及淺埋區(qū)老窯采空區(qū)及小窯較多，其中有些與曹村煤礦井下巷道很近，易對(duì)曹村煤礦煤層的開(kāi)采造成威脅。

2.2 充水通道

（1） 孔隙裂隙。

曹村煤礦2 號(hào)煤層的基本頂為K8 砂巖，2 號(hào)煤層開(kāi)采過(guò)程中頂板裂隙水可沿巖層內(nèi)部的天然孔隙裂隙流入工作面形成涌水。

（2） 采動(dòng)裂隙。

曹村煤礦2 號(hào)煤層工作面采用全部垮落法處理采空區(qū)，2 號(hào)煤層開(kāi)采破壞了頂、底板隔水層的穩(wěn)定性，形成采動(dòng)裂隙通道，使頂板含水層水以及地表水進(jìn)入礦井，同時(shí)在采掘過(guò)程中，在底部含水層的水頭壓力及礦山壓力的作用之下，可能突破底板隔水層形成底板導(dǎo)水裂隙通道，底板水涌入礦井。

（3） 導(dǎo)水?dāng)鄬印?/p>

曹村井田范圍內(nèi)共有斷距5 m 以上斷層32 條，其中落差在100 m 以上的1 條；斷距在20～100 m的斷層有3 條，均呈NE 向展布；斷距在5～20 m之間的斷層共有28 條，走向主要呈NE-SW 向。由此可見(jiàn)，曹村煤礦斷裂構(gòu)造異常發(fā)育，構(gòu)造裂隙帶破碎帶也是導(dǎo)致曹村煤礦礦井的主要充水通道。

3 2 號(hào)突水危險(xiǎn)性分析

3.1 頂板突水危險(xiǎn)性

曹村煤礦十采區(qū)2 號(hào)煤基本頂為K8 砂巖裂隙含水層，平均厚度5.24 m，下距2 號(hào)煤層平均4.46 m，全區(qū)層位穩(wěn)定，中等富水。資料顯示，十采區(qū)第三系地層被剝蝕，基巖風(fēng)化帶厚度小于50 m，2號(hào)煤層開(kāi)采形成的導(dǎo)水裂隙帶溝通第四系砂礫巖含水層、基巖風(fēng)化帶裂隙含水層及K8 砂巖含水層，將對(duì)曹村煤礦十采區(qū)2 號(hào)煤開(kāi)采造成嚴(yán)重的水害威脅。

根據(jù)《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》相關(guān)要求，曹村煤礦十采區(qū)2 號(hào)煤導(dǎo)水裂隙帶高度采用公式（1） 進(jìn)行計(jì)算。

式中：M 為累計(jì)采高，m；n 為煤層分層層數(shù)。

經(jīng)計(jì)算，曹村煤礦十采區(qū)2 號(hào)煤層開(kāi)采導(dǎo)致頂板導(dǎo)水裂隙帶高度為47.177 m，在十采區(qū)2 號(hào)煤回采過(guò)程中，導(dǎo)水裂隙帶一旦與第四系砂礫石含水層溝通，其2 號(hào)煤頂板水害程度將加大，因此，2 號(hào)煤頂板至基巖面厚度小于47.177 m 的范圍內(nèi)，遭遇頂板水害的危險(xiǎn)性最大。

3.2 底板突水危險(xiǎn)性

采用有效隔水層突水系數(shù)法分析底板突水危險(xiǎn)性，有效隔水層突水系數(shù)法突出考慮了礦山壓力對(duì)隔水層的擾動(dòng)破壞，同時(shí)還考慮了巖性、構(gòu)造等地質(zhì)因素。

（1） 底板隔水層厚度。

根據(jù)勘查資料，曹村煤礦十采區(qū)2 號(hào)煤底板的隔水層平均厚度為120.24 m，最大厚度為125.3 m，最小厚度為113.45 m。

（2） 礦壓擾動(dòng)破壞厚度。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，結(jié)合礦區(qū)的經(jīng)驗(yàn)值，曹村煤礦十采區(qū)2 號(hào)煤底板破壞深度為14 m，潛越帶高度為0，合計(jì)14 m。因此，有效隔水層厚度為99.45～107.98 m，平均為106.24 m。

（3） 2 號(hào)煤底板奧灰突水系數(shù)。

采用有效隔水層突水系數(shù)法計(jì)算曹村煤礦十采區(qū)2 號(hào)煤底板奧灰突水系數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表1。

（4） 2 號(hào)煤底板奧灰突水危險(xiǎn)性分析。

依據(jù)2 號(hào)煤底板奧灰突水系數(shù)，可將曹村煤礦十采區(qū)2 號(hào)煤底板奧灰突水危險(xiǎn)性分為2 個(gè)區(qū)，如圖1 所示。

Ⅰ區(qū)位于2 號(hào)煤底板標(biāo)高120—-3.5m，分布面積為1 538 689m2，突水危險(xiǎn)性??；Ⅱ區(qū)位于2號(hào)煤底板標(biāo)高-3.5—-250 m，分布面積為1 715 195m2，突水危險(xiǎn)性較小。

表1 2 號(hào)煤底板（鉆孔控制點(diǎn)） 奧灰突水系數(shù)Table 1 Water outburst coefficient of Ordovician limestone in No.2 coal floor(drilling control point)

4 結(jié) 語(yǔ)

以曹村煤礦十采區(qū)2 號(hào)煤水文地質(zhì)條件為背景，調(diào)查了曹村煤礦十采區(qū)2 號(hào)煤充水條件，其充水水源主要為地下含水層水，充水通道主要為孔隙裂隙、采動(dòng)裂隙以及導(dǎo)水構(gòu)造，分析了曹村煤礦十采區(qū)2 號(hào)煤頂?shù)装逋凰ｋU(xiǎn)性。經(jīng)計(jì)算，2 號(hào)煤層開(kāi)采形成的頂板導(dǎo)水裂隙帶高度為47.177 m，當(dāng)兩帶高度與第四系砂礫石含水層溝通，其頂板水害程度將加大；依據(jù)2 號(hào)煤底板奧灰突水系數(shù)，對(duì)十采區(qū)2 號(hào)煤底板突水危險(xiǎn)性區(qū)域進(jìn)行了劃分，指導(dǎo)曹村煤礦十采區(qū)2 號(hào)煤防治水工作。