保德煤礦奧灰水防治技術研究

楊曉東

（神華神東煤炭集團有限公司 保德煤礦，山西 保德 036600）

保德煤礦奧灰水防治技術研究

楊曉東

（神華神東煤炭集團有限公司 保德煤礦，山西 保德 036600）

保德煤礦在收集分析其水文地質資料基礎上，結合近幾年的補充勘探，分析了保德煤礦11號煤層開采的水文地質條件，研究了礦井充水因素、奧灰質特征、底板突水機理和預測方式；得出了保德煤礦防治奧灰水的重點是治理導水通道，并對礦井防治水措施提出了建議。

奧灰水；防治水；帶壓開采；導水通道

1 井田奧灰含水層相對富水特征

利用保德煤礦現有的水文地質資料，從巖層的巖性、厚度和含水空間的發育情況、水位、水質、水的補徑排等條件，對井田內奧灰巖含水層的水文地質特征進行研究，結合近期物探成果進行分析，基本上圈定了奧灰巖含水層的富水異常區，它的主要特征如下：（1）本井田區域內巖溶發育，以小型溶洞、溶孔、溶隙為主。溶孔和溶隙較發育，但是分布很不均一。上馬家溝組的巖溶裂隙相對較發育，且發育有小的溶洞、溶隙、溶孔。總體富水性為中等。（2）圈定了保德整個井田的奧灰水化學分區，并查明了奧灰水的徑流特征：以巖溶泉水的形式從東部、南部、東北部方向，朝天橋泉的方向進行排泄；并在天橋泉群的南部，奧灰巖含水層漸漸進入到深部區，水力坡度逐漸變緩。奧灰水處于相對較封閉的狀態，長期滯流且接受補給條件較差。（3）對奧灰巖水位和動態情況分析，發現保德井田內奧灰巖的水位總體上是以放2、水井2孔、以及沿朱家川河為中心，向東北及東南呈逐漸升高的趨勢。（4）利用相關物探資料，圈出了保德井田內相對的富水異常區域，結合煤系的砂巖含水層到奧灰巖含水層各層間的水力聯系，可確定保德井田內的奧灰巖含水層的富水性在垂向和平面上的差異均較大。因此總體上奧灰巖峰組的富水性相對較弱，屬于弱含水層；馬家溝組富水性為中等。

2 井田天然導水通道特征

（1）根據研究井田奧灰巖富水性時繪制的“保德煤礦富水異常區圖”和各個含水層的不通層段間的垂直方向的水力聯系，圈定了奧灰巖頂界面上下可能潛存的天然導水通道位置，并進行了分類。把圈定的井田天然導水通道初步分成三種類型：Ⅰ型同時穿透了11號煤層底板及奧灰巖的頂界面；Ⅱ型穿透了奧灰巖頂界面，但是未及11號煤層底板；Ⅲ型位于奧灰巖頂界面以下，但沒導通奧灰巖的頂界。三種類型的導水通道，在保德井田范圍內都分布較廣，而且范圍大小不一。Ⅰ型天然導水通道對11號煤層的開采，可能造成直接的威脅最大；Ⅱ型天然導水通道穿透奧灰巖頂界面、而且與11號煤層底板還存在一定的距離，對11號煤層采掘同樣存在較大潛在威脅；Ⅲ型天然導水通道威脅最小。Ⅰ型和Ⅱ型天然導水通道常常伴生分布，這些位置特要加強勘探、測量、防范。

（2）保德井田內11號煤層底板的隔水層厚度很不均勻，鉆孔揭露出的厚度約45m～117m，區間變化較大。11號煤層底板的隔水層主要以泥質砂巖、泥巖、砂質泥巖為主，占隔水層總厚度的30%～75%，且與細砂巖、粉砂巖、粗砂巖、中砂巖互層，對阻水非常有利。但是底板隔水層的巖性在傾斜方向和走向上均存在著相變，巖性的組合方式和各巖性所占比例也有局部改變，其中，純泥巖的厚度偏小，強度偏低；砂巖的強度偏高，容易產生脆裂，進而降低了其隔水層的隔水性能。

（3）11號煤底板的奧灰突水系數，總體由東南向西北方向逐漸變大，最大為觀4孔，近0.09m P a/m，處于0.06m P a/m～0.1m P a/m之間，為較危險區；最小值為C K 2，突水系數0.0086m P a/m<0.06m P a/m，屬安全區。井田內安全區大致分布在S K 29-S K 34-S K 26-S K 12孔連線以東，連線以西為較危險區。井田內無極危險區和危險區。

3 保德煤礦煤層奧灰水分析

（1）保德煤礦井田面積55.9077km2，不同區段的水文地質條件存在差異，主采煤層8號煤層和11號煤層充水水源和充水方式各不相同。經過多期勘探，礦井充水因素、充水條件等情況已經基本查明。

（2）11號煤層開采的防治水對象是奧灰水，總體富水性中等，水位最高+864m左右，底板奧灰含水層水壓0.86m P a～5.23m P a，根據突水系數評價，11號煤層在+550m水平以下受奧灰水威脅較大。

（3）保德煤礦井田內分布著規模不一的導水通道，鑒于本區有適合巖溶發育的條件，推斷巖溶陷落柱是可能存在的。井田內雖無大的斷裂構造，但若11號煤層底板發育有小的斷層或裂隙，很可能成為奧灰水上涌的通道，隨著采掘活動的進行可能與奧灰含水層溝通造成突水。

（4）11號煤層底板隔水層，由砂巖、粉砂巖、泥巖、薄層灰巖組成，雖然巖石強度差別較大，但是軟硬相間，而且隔水層最下部的鋁質泥巖具有遇水膨脹特點，能阻隔奧灰水上侵，對阻隔突水具有很好的作用。

（5）奧灰含水層有峰峰組和馬家溝組。峰峰組厚度100m左右，總體富水性較弱；根據物探資料，僅在井田局部區域具有較強富水性。馬家溝組總體富水性較好，但由于峰峰組的阻隔，單純馬家溝組對礦井充水不會產生直接影響，這對礦井防治水有利。

（6）根據上述分析，提出保德煤礦奧灰水防治的總方針：“帶壓開采、探采結合、綜合防治、以防為主”。“帶壓開采”是要實踐的技術路線。“探采結合、綜合防治”是指實施防治水的工作要加強探測工作，尤對導水通道的探查需要，邊探邊掘，邊探邊采，綜合治理。“以防為主”是將增強礦井排水系統、強化探測試驗、跟蹤預測預報、嚴格規章制度放在先導地位。

4 防治建議

（1）正常條件下，11號煤層是可實現安全帶壓開采的，防治水的重點在于探查、評價、治理垂向隱伏導水構造，增強礦井的排水系統，并配備足夠的防排水能力，以防止災害性突水。

（2）隨礦井的生產進程，加強井下探查工作，堅持“有疑必探、先探后掘，先治后采”的原則。掘進巷道過程中加強超前探查；工作面回采過程中堅持探查、治理相結合，嚴禁盲目掘進開采。掘進和回采之前及過程中，對之前圈定的導水通道及異常區必須加強探測。

（3）根據綜合分析，對確定的突水危險區，要用突水監測系統，對可能發生的突水情況進行監測和預測預報。建立超前探測自動觀測系統，經常探查底板隱伏的構造、小型斷裂、裂隙等因素。

（4）通過采前原位地應力普查和采動地應力測試，掌握采前應力場特征及采動過程中地應力場變化特征，確定采動對底板擾動破壞的深度，并對回采過程中可能發生的突水進行預測。

（5）根據區域地質、水文地質資料分析，保德煤礦井田范圍內巖溶陷落柱不發育，雖然目前采掘暫時未發現，但井田內仍有可能存在陷落柱。因此，礦井應該隨著采煤和掘進的推進，在未來回采區域依要加強對陷落柱觀測和更深入的研究。

Ordovician Limestone Water Prevention and Control in Baodemine

YANG Xiao-dong
(Baode Mine, Shenhua Shendong Coal Group, Baode Shanxi 036600)

On the basis of hydro- geological data in Baode mine, the paper studies hydro- geologicalcondition, water filling factors, Ordovician limestone features, and floor strata water- inrush mechanism andpredication for seam 11 mining. At last, some suggestions are proposed for the water prevention and control.

Ordovician limestone water; water prevention and control; mining under pressure;water- conducting channel

T D 745

A

2012-08-20

楊曉東（1981—），男，遼寧開原人，大學本科，工程師，從事煤礦生產技術研究與管理工作。

徐樹文