煤井地質論文：煤井地質條件淺析

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本文作者：賀志宏1，2李曉晨1李曦濱3作者單位：1中國礦業大學(北京)資源與安全工程學院2山西焦煤汾西礦業(集團)有限公司3中國煤炭地質總局水文地質局

礦井充水因素分析

1上組煤開采充水條件

山西組煤層以頂板進水為主，煤層頂板砂巖含水層構成直接充水含水層。地下水沿開采形成的導水裂隙帶進入礦坑。雙柳煤礦目前礦井涌水以頂板水為主，涌水量穩定在100m3/h左右。3#、4#煤層、4#煤層距下伏L5石灰巖間距平均為222m。太原組灰巖承壓水有可能通過底板裂隙進入礦坑。此外，陷落柱亦可成為導水通道。雙柳井田二采區北翼，在材料巷的掘進過程中揭露一小型陷落柱，有出水現象，經水質化驗，該陷落柱聯通太灰巖溶裂隙水。

2下組煤開采充水條件

下組煤開采充水通道主要以下幾個方面:1)下組煤開采頂板冒裂帶。根據勘查成果和相關規程，依照頂板巖石的強度特征，計算導水裂隙帶最大高度(65.35m)和上組煤煤層開采時的底板破壞帶(一般大于10m)，下組煤開采頂板冒裂帶可與上組煤層采空區導通。2)斷層及陷落柱。礦井生產過程中揭露近20條斷層，多為高角度正斷層，落差一般小于5m，其含導水性需進一步研究。生產過程中共揭露的14個陷落柱，除1個有出水現象外，其余均未見出水。但當開采下組煤時，由于開采條件的變化，不排除陷落柱的下段(L1灰巖至奧灰)“活化”為導水通道。3)封閉不良鉆孔。各勘探期間封閉不良的鉆孔，有可能使不同含水層發生聯系。當工作面或巷道揭露鉆孔后，封閉不良鉆孔可能形成導水通道。

礦井防治水措施

1礦井防治水規劃

礦井應當編制防治水中長期規劃，規劃的防治水工程應從查明礦井開采水文地質條件入手，對太灰含水層實施疏干性放水試驗，進一步查明太灰含水層富水性及與各含水層的水力聯系，為下組煤開采提供疏干方式和涌水量的依據。放水試驗孔應選擇在下組煤先期開采地段，同時，針對主要含水層建立地下水動態監測系統。

2礦井防治水內容

1)帶壓開采危險性分區研究。礦井在地質、水文地質勘探和開發階段，已取得了大量地質及水文地質資料，表現出各含水層富水性較差、極不均一且有明顯的分區性，井田東區在斷層和陷落柱發育程度、地層傾角、出水點數量以及太灰和奧灰的富水性等方面明顯復雜于西區。開發前應根據采場(采區和工作面)所處區域研究奧灰水的危險程度，針對性地采取安全技術措施。2)防排水工程設計。據礦井充水因素分析，下組煤在采掘過程中將受奧灰、太灰以及采空區積水等多種水源威脅和影響。在下組煤開采設計中應考慮主要大巷布置層位、分區隔離、排水方式和抗災設防能力(采區和水平大巷的礦井水必須能自流至排水泵房)、上下安全出口及避災路線等，明確各項防水工程的地點、層位及工程目的。3)采掘工作面“精細”探測。含水層富水性和導水構造(即潛在突水通道)探測是下組煤層開采最重要的工作之一。掘進前探測方法:采用超前直流電法物探、瞬變電磁物探，并經過鉆探驗證等手段，探測掘進工作面前方和底板的隔水層厚度、構造及富水性;在鉆探時要求做到每一回次測量水量和水壓，以取得底板隔水層的阻水能力參數。回采前探測方法:采用音頻電穿透、無線電坑道透視和瞬變電磁物探、鉆探驗證等手段，查明回采工作面內部和底板的隔水層厚度、構造和富水性。4)太灰水的探查及疏放。太灰含水層為下組煤直接充水含水層，采動后太灰水可直接進入巷道和工作面。礦區太灰含水層富水性相對較弱，因而太灰水的防治總體方案為疏干。疏干方式依據實際情況可采取鉆孔疏放、巷道揭露疏干和回采后頂板自然垮落疏干，必要時可實施專項疏干工程。如果太原組灰巖水存在奧灰水補給，則必須查明其補給地段及補給強度，采取注漿封堵措施，切斷奧灰水的補給通道后再進一步對其實施疏干。5)采空積水疏放。上組煤采空區積水主要來源于山西組砂巖含水層。在未來開采下組煤時，其頂板冒裂帶能夠溝通上組煤底板破裂帶，這意味著上組煤采空區積水有可能沿導水裂縫帶涌入下組煤工作面，因此，防范采空區積水透水是下組煤開采過程中防治水工作的重要內容。上組煤采空區均為本礦生產所致，分布范圍和積水量較清晰，防范措施是下組煤工作面回采之前施工探放水鉆孔疏放。6)防水煤柱留設。雙柳煤礦目前尚未揭露落差大于10m的斷層，對于斷層煤柱的留設，主要是井田南邊界聚財塔斷層(F1)防隔水煤柱的留設，在實際生產過程中按相關規定確定留設防水煤柱。