顧北煤礦巨厚松散層下開(kāi)采的水害類型及防治水對(duì)策

杜繼國(guó)

摘要在分析顧北煤礦井田地質(zhì)及水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，指出了開(kāi)采所面臨的主要水害，對(duì)不同類型的水害特征進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的防治水對(duì)策，確保礦井安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞水害類型；防治水

中圖分類號(hào)：TD822 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0144-02

1地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

1.1 地質(zhì)條件

1）地層。顧北井田屬于淮南煤田潘謝礦區(qū)的一部分，經(jīng)鉆探揭露，地層除缺失志留紀(jì)、泥盆紀(jì)地層之外，從奧陶紀(jì)至新生界均有不同程度的發(fā)育。

2）煤層。井田含鎂地層為石炭系和二疊系地層，主要含煤地層為二疊系上、下石盒子組和山西組，含可采煤層7層，平均總厚22.39 m。

3）構(gòu)造。井田位于淮南潘謝礦區(qū)顧橋井田的西部，地層總體走向?yàn)槟媳币槐北睎|，傾向東一南南東，傾角5°一15°的單斜構(gòu)造，淺部地層傾角較小。區(qū)內(nèi)斷層較發(fā)育，斷層組總體走向均為東西方向。

1.2 水文地質(zhì)條件

1）含水層。井田內(nèi)的含水層由三部分組成，自上而下第一部分為新生界松散層砂層孔隙含水層，第二部分為二疊系砂巖裂隙含水層，第三部分為煤系地層底部灰?guī)r巖溶裂隙含水層。其中，新生界共有三個(gè)含水組，三個(gè)隔水組，底部“紅層”七大層組。

2）含水層的水力聯(lián)系。

第四系上含以大氣降水和地表補(bǔ)給為主。上含與中含之間隔水層不穩(wěn)定，可產(chǎn)生水力聯(lián)系。中含與下含兩者之間因由巨厚的鈣質(zhì)粘土隔水層而不發(fā)生水力聯(lián)系。下隔分布較穩(wěn)定，主要由鈣質(zhì)粘土構(gòu)成，具有良好的隔水效果，隔斷了下含與底部“紅層”的水力聯(lián)系。底部“紅層”為弱含水層。

砂巖裂隙含水層之間，因有泥質(zhì)巖類及煤層相隔，無(wú)密切水力聯(lián)系。太原含水組距1煤平均距離17.84 m，自然狀態(tài)下無(wú)水力聯(lián)系。

2開(kāi)采主要水害

1）新生界水體。交松散的砂層空隙為含水層，此礦井的煤系土層上直接覆蓋著新生界松散層下部的含水層（組），在這種天然條件下，通過(guò)煤系基巖風(fēng)化直接將下含水層垂直滲透補(bǔ)給。補(bǔ)給量大小與下含富水性及基巖風(fēng)化帶巖性和滲透性大小有密切關(guān)系。南翼三維勘探顯示，勘探區(qū)內(nèi)新地層整體形態(tài)呈現(xiàn)北厚南薄趨勢(shì)，在測(cè)區(qū)內(nèi)發(fā)育有北西-南東向古隆起條帶，且發(fā)生新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)；基巖底錯(cuò)斷落差約0-10 m，南大北小；在古隆條帶上主要發(fā)育四個(gè)古隆，古隆起高差約20-50 m左右，在新生界內(nèi)延展長(zhǎng)度約4400 m，其中在東南部較為發(fā)育，產(chǎn)生古隆起和斷層伴生構(gòu)造。

2）煤系頂板砂巖水。巖性以中細(xì)砂巖為主，局部為泥巖和砂質(zhì)泥巖，分布不穩(wěn)定，富水性差異大，總體以靜儲(chǔ)量為主，富水性弱。但在局部砂巖裂隙發(fā)育地段，井巷掘進(jìn)中儲(chǔ)存量砂巖水可能瞬時(shí)突水，造成危害。

3）灰?guī)r水。煤層是我礦的主要開(kāi)采煤層之一，其底部灰?guī)r水是我礦的開(kāi)采該煤層的充水水源之一。底部灰?guī)r由石炭系及奧陶系灰?guī)r組成，其中太原組灰?guī)r距1煤平均距離17.84 m，自然狀態(tài)下無(wú)水力聯(lián)系。1煤層在進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，受多種因素影響（開(kāi)采深度比較大并灰?guī)r水頭高），因強(qiáng)度過(guò)大導(dǎo)致1煤層的底部隔水層（段）巖石破裂，引起底鼓，從而致使灰?guī)r水突入礦井。以斷層切割煤系最為重要，不斷縮小1煤與灰?guī)r之間的間距，或使煤層與灰?guī)r直接對(duì)口，斷層帶是灰?guī)r水進(jìn)入礦井的突破口。在礦井開(kāi)采1煤的開(kāi)采過(guò)程中，灰?guī)r水是最為嚴(yán)重的安全隱患。

4）斷層水。對(duì)開(kāi)采有影響的主要有F104、F93、F109及F110斷層及其分支斷層等，這些斷層大部分切割了主要可采煤層，對(duì)工作面布置及開(kāi)采防治水有一定的影響。

5）鉆孔水、現(xiàn)有資料表明，井田內(nèi)有8個(gè)鉆孔封閉質(zhì)量不合格，1個(gè)鉆孔封閉質(zhì)量不明。因此鉆孔突水是采掘施工中的又一安全隱患。

6）老塘、老硐水。礦井采掘形成的老塘、老硐、水漾、絞車窩等的積水對(duì)今后附近的采掘工程形成安全隱患。

3防治水對(duì)策

3.1 新生界松散層水體

1）底部第四含水層組對(duì)開(kāi)采的影響。該水體在七線以北局部與基巖直接接觸，對(duì)礦井提高開(kāi)采上限地段有影響。對(duì)該塊段淺部煤層開(kāi)采時(shí)應(yīng)視四含的厚度極分布、富水性特征及底部隔水層的發(fā)育情況，留設(shè)足夠的防水，防砂煤柱。

2）南翼三維勘探區(qū)內(nèi)的古隆起條帶及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)地段。對(duì)古隆起帶，應(yīng)根據(jù)煤層賦存及新生界尤其是底部粘土層的發(fā)育特征，采取留設(shè)足夠的防水煤柱、工作面加大排水能力及采掘活動(dòng)中加強(qiáng)水情水害的觀測(cè)等措施。井巷工程在揭露或過(guò)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)附近前，應(yīng)采取一定的手段（如鉆探、物探等），超前探測(cè)上述斷層的含、導(dǎo)水性，采取留設(shè)防水煤巖柱或注漿加固等措施，確保施工安全。

3.2 煤系頂板砂巖水

根據(jù)各煤層頂板裂隙發(fā)育程度、砂巖厚度及邊界補(bǔ)給條件，井田內(nèi)水體主要為靜儲(chǔ)量型，采取的措施以放為主。工作面回采時(shí)，在機(jī)巷按回采說(shuō)明書(shū)的要求鋪設(shè)相應(yīng)的排水設(shè)施，確保回采安全。

3.3 石炭系及奧陶系灰?guī)r水

該水體主要對(duì)1煤開(kāi)采存在巨大的安全威脅。在灰?guī)r水的講述時(shí)已經(jīng)闡明，灰?guī)r水會(huì)給1煤層的開(kāi)采帶來(lái)怎樣的安全威脅。因此進(jìn)行疏水降壓是在開(kāi)采1煤層時(shí)必須執(zhí)行的，且必須將水壓值降低到安全水頭值以下。另外對(duì)底板隔水層的厚度、巖性和發(fā)育特征等信息進(jìn)行分析，研究和探測(cè)煤層開(kāi)采底板破壞最大深度及特征，預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生底鼓突水的范圍；開(kāi)采前對(duì)主要井底水倉(cāng)進(jìn)行清理，及時(shí)對(duì)礦井排水系統(tǒng)進(jìn)行檢查，保證正常儲(chǔ)水和排水，確保萬(wàn)無(wú)一失。

3.4 斷層水

根據(jù)礦井采掘?qū)嶋H，分析有安全隱患的斷層帶的厚度、上下盤(pán)的巖性、膠結(jié)程度、切割關(guān)系及斷層充水規(guī)律，根據(jù)采掘工程實(shí)際情況，采取超前探放水、留設(shè)防水煤柱和注漿堵水等不同的方法，確保采掘工程安全。

3.5 鉆孔水

未封及封閉不良鉆孔由于本身可能含水，且能溝通鉆孔所穿過(guò)的各含水層，向采掘空間充水。一般在水壓大的情況下未封及封閉不良鉆孔成為礦井的充水通道。未封及封閉不良鉆孔均要根據(jù)不同情況采取留設(shè)煤柱，啟封后重新封孔，超前探放等措施。

3.6 老塘、老硐水

根據(jù)老塘、老硐位置與采掘工程的位置關(guān)系，充分分析對(duì)采掘工程有影響的老塘、老硐積水特征，如積水外緣標(biāo)高、積水面積與深度，預(yù)測(cè)積水量。采掘工程在接近老塘、老硐前，必須超前探放水，消除老塘、老硐水的危害。

4結(jié)論與建議

顧北煤礦松散層下所要開(kāi)采的地質(zhì)及水文地質(zhì)條件復(fù)雜，多種水害對(duì)礦井開(kāi)采帶來(lái)很大的威脅和影響。在實(shí)際的操作過(guò)程中，應(yīng)遵守國(guó)家的相關(guān)法律和規(guī)程，堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，針對(duì)不同的水害類型，采取相應(yīng)的防治水對(duì)策。同時(shí)加強(qiáng)水文地質(zhì)調(diào)查，積極開(kāi)展采場(chǎng)破壞的研究工作，合理經(jīng)濟(jì)地留設(shè)防水煤巖柱，確保礦井生產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)

[1]顧北礦A組煤底板灰?guī)r水文地質(zhì)成果補(bǔ)充勘探報(bào)告[R].江蘇煤炭地質(zhì)勘探二隊(duì)，2013.

[2]顧北新生界補(bǔ)勘報(bào)告[R].安徽省煤田地質(zhì)局水文勘探隊(duì)，2012.

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