煤柱高應(yīng)力下大巷淋水原因分析

趙振軍

摘 要：該文在分析了開(kāi)灤趙各莊礦13水平東翼2石門(mén)以東的地質(zhì)條件和開(kāi)采特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬，進(jìn)行了13水平東2石門(mén)區(qū)域大巷淋水問(wèn)題的研究，研究結(jié)果對(duì)于指導(dǎo)深部復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦安全開(kāi)采具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：深部開(kāi)采 底板 應(yīng)力 數(shù)值模擬 安全開(kāi)采

中圖分類(lèi)號(hào)：TD32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）07（b）-0092-02

隨著國(guó)內(nèi)煤礦開(kāi)采深度的增加，地應(yīng)力升高，再加上有些礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，造成了巷道淋水問(wèn)題。對(duì)于巷道頂板淋水情況，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，不但會(huì)對(duì)煤礦回采工作面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響，而且會(huì)影響到巷道內(nèi)及頂板各支撐結(jié)構(gòu)，使得井下作業(yè)環(huán)境持續(xù)惡化，影響工作效率，情況嚴(yán)重的甚至?xí){到井下工作人員的人身安全。

1 地質(zhì)概況

13東1～3石門(mén)運(yùn)輸大巷煤巖層走向平均120°，傾向平均210°，傾角20°～43°，平均31°，總體上由西向東逐漸增大。巖性主要以深灰色細(xì)、粉砂巖為主。13水平東運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷開(kāi)拓施工層位均在趙各莊灰?guī)r（K6）～唐山灰?guī)r（K3）之間。巖性主要以深灰色細(xì)、粉砂巖為主。該層段為礦井弱含水層，深部較淺部含水性有增強(qiáng)趨勢(shì)，在14水平大巷施工過(guò)程中多處出現(xiàn)淋水現(xiàn)象，最大涌水量曾達(dá)0.36 m3/min。13東大巷距下部K3灰?guī)r15 m左右，距離奧灰法線距離70 m左右。

2 開(kāi)采環(huán)境分析

2.1 煤柱高應(yīng)力

圖1是3232工作面開(kāi)采平面圖，工作面因構(gòu)造異常、斷層留有殘存煤柱，該煤柱包括2232與3232工作面局部棄采煤柱、3232工作面構(gòu)造異常區(qū)域煤柱，異常區(qū)域煤柱支承壓力出現(xiàn)疊加，應(yīng)力集中系數(shù)異常高，對(duì)該區(qū)域底板巖層的采動(dòng)破壞帶深度增大，導(dǎo)致大巷變形嚴(yán)重。

2.2 構(gòu)造應(yīng)力導(dǎo)致底板巖層發(fā)生曲屈破壞

在水平構(gòu)造應(yīng)力作用下，巷道底板巖層將承受軸向力的作用。當(dāng)?shù)装宄惺艿妮S向力超過(guò)其允許限度后，同樣會(huì)因底板巖層失穩(wěn)而引起曲屈破壞，發(fā)生嚴(yán)重底鼓、底板巖層破裂等嚴(yán)重后果。13水平東翼大巷底板存在厚度14 m左右的砂質(zhì)頁(yè)巖，該巖層在構(gòu)造應(yīng)力作用下容易發(fā)生曲屈破壞。

2.3 構(gòu)造異常

地質(zhì)儀探測(cè)顯示，在2石門(mén)以東大巷97 m北部可能有斷層發(fā)育。經(jīng)瑞利波探測(cè)在120～170 m范圍北側(cè)36～50 m深度存在地質(zhì)構(gòu)造異常。由于在12煤層底板發(fā)育4 m左右落差的正斷層，破壞了底板的完成性。

因工作面具有上述較為特殊開(kāi)采條件，導(dǎo)致122煤層底板至大巷之間地應(yīng)力重新分布，大巷圍巖發(fā)生變化，裂隙發(fā)育；通過(guò)開(kāi)采機(jī)理、地質(zhì)條件分析，水壓、水質(zhì)分析，可以排除出水水源直接由奧灰水補(bǔ)給，但可能有間接滲透作用。

3 結(jié)論

（1）3392工作面由西向東推采，其開(kāi)采形成的超前支承壓力與側(cè)向支承壓力必然傳遞到12煤層上山煤柱區(qū)域，造成12煤層底板巖層經(jīng)受動(dòng)態(tài)應(yīng)力作用，而出現(xiàn)大巷變形與淋水現(xiàn)象。

（2）地質(zhì)構(gòu)造異常加上大巷正處在砂巖含水層中，大巷接受順層水補(bǔ)給，從而引起13水平東1石門(mén)以西大巷所處層位的水量、水壓加大，導(dǎo)致大巷淋水。

（3）大巷出現(xiàn)淋水的主要原因是高應(yīng)力場(chǎng)破壞了隔水層整體阻隔能力，特別是對(duì)大巷圍巖造成局部破壞與裂隙通道，局部隱伏構(gòu)造增加了奧灰水原始裂隙高度，形成突水優(yōu)勢(shì)體結(jié)構(gòu)，大巷淋水屬于巖層水與奧灰水通過(guò)裂隙耦合補(bǔ)給造成的。

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