中興煤業突水危險性分析及研究

侯富貴

（山西汾西中興煤業有限責任公司，山西 呂梁 030500）

中興煤業突水危險性分析及研究

侯富貴

（山西汾西中興煤業有限責任公司，山西 呂梁 030500）

中興煤業屬帶壓開采礦井，采用突水系數法對井田內9號煤層進行計算分區。結合礦井實際情況，考慮井田地質構造及陷落柱對開采9號煤層底板突水進行分析研究，提出相應的安全開采技術措施。

中興煤業；突水危險性；帶壓開采；防治水

隨著我國經濟的發展和煤炭資源的開發利用，目前上組淺層煤炭資源逐步衰竭，逐步開始向下組煤層延伸開采，但是卻面臨著底板巖溶承壓水的威脅，尤其是華北地區，這就在一定程度上限制了煤炭資源的開發利用。因此，研究受巖溶水威脅的深部煤層的水文地質條件，對其安全開采具有重要的意義。

1 礦井概況

中興煤業位于山西省交城縣，井田面積19.8625km2。礦井采用綜合單水平開拓，井田煤層埋藏相對較深，主要開采二疊系山西組2，4，5號3層煤（上組煤）和石炭系太原組8，9號2層煤（下組煤），開采深度為450～970m標高。井田內奧陶系中統石灰巖巖溶含水層水位標高約為787.1m，屬于帶壓開采礦井。

中興煤業8，9號煤底板（下組煤）至奧灰峰峰組頂界之間的地層間距為64.00～75.40m，平均68.18m。隔水層一段結構致密，主要為石炭系太原組下段（C3t1）下部的泥質巖和粉砂巖，以及本溪組泥巖、鋁土巖。

2 9號煤底板突水危險性預測及分區

2.1 帶壓開采評價方法

本次評價選擇2009年頒布的《煤礦防治水規定》中的突水系數法進行評價，即：

式（1）中：T為突水系數，MPa/m；p為底板隔水層承受的水頭壓力，MPa；M為底板隔水層厚度，m。

2.2 突水系數預測危險性分區標準

依據《煤礦防治水規定》第七十七條，《煤礦防治水規定》附錄四、五及其他相關資料，中興煤業公司對井田內奧灰水突水系數做如下分區：①危險區，T＞0.10MPa/m，帶壓開采危險區；②較危險區，0.06MPa/m＜T≤0.10MPa/m（隔水層完整無斷裂構造破壞地段為安全區，有構造破壞地段不安全）；③安全區，T≤0.06MPa/m，帶壓開采安全區。

2.3 開采9號煤底板突水危險性計算

2.3.1 底板隔水層厚度

根據礦井勘查資料，9號煤底板至奧灰峰峰組頂面的隔水層厚度為：最大厚度75.45m，最小厚度64.00m。

2.3.2 煤層底板隔水層承受水壓

從開采煤層底板隔水層起算，奧灰峰峰組靜水壓力依據礦區最新水文補堪結果及以往勘查資料計算，如表1所示。其中，奧灰峰峰組含水層平均水位標高為+767.75m，最大水位標高為+780.793m，最小水位標高為+754.72m。

2.4 9號煤突水系數分區評價結果

中興井田內標高范圍460～740m內9號煤全部位于奧灰水位之下，依據上述計算所得數值，9號煤奧灰水突水系數為0.024～0.06MPa/m，符合《煤礦防治水規定》中“底板受構造破壞地段一般不大于0.06MPa/m，正常塊段不大于0.1MPa/m”，可以初步認定中興煤業9號煤層全部處于帶壓開采安全區內。圖1為9號煤底板奧灰突水系數等值線圖。

表1 9號煤層奧灰水突水系數一覽表

圖1 9號煤底板奧灰突水系數等值線圖

3 斷裂和陷落柱對礦井突水的影響

3.1 斷層和陷落柱對礦井突水的影響

由于斷層破壞了煤層、巖層等的完整性和連續性，含水層和隔水層發生位移錯動，甚至使煤層與含水層直接對接，使隔水層在局部地區失去了阻隔水的作用，造成突水事故。陷落柱在我國北方石炭二疊紀煤系地層中廣泛分布（比如山西霍州、陽泉等地），不僅至上貫穿煤層，破壞了地層的完整性和連續性，也破壞了含水層的穩定性。若陷落柱內部巖石充填紊亂，膠結程度低，則可能溝通煤層及下伏含水層的水力聯系，形成導水陷落柱，成為煤礦安全生產的潛在危險。

3.2 中興煤業構造導水性分析

根據中興煤業井下2號煤層開拓資料，其間共發現小斷層70余條，其中，落差小于1m的斷層為40多條，落差為1～5m的斷層為19條，落差大于5m的斷層7條，4條為逆斷層。此外，在中部總回風大巷中還揭露落差13m的逆斷層1條。采掘實際揭露，井下斷層規模普遍較小，采掘過程中未發現斷層有明顯導水現象，說明斷層富水性差，不具導水性。井田內地表未發現陷落柱，井下掘進及回采共發現陷落柱38個，形狀呈橢圓狀、倒漏斗狀，規模一般為200～800m2，最大的一個陷落柱長軸130m，短軸110m，總面積約17000m2；陷落柱內巖性為角礫巖，角礫成分多為砂巖、砂質泥巖及泥巖，泥質膠結，膠結程度較高；井下2號煤采掘過程中未發現明顯的導水及漏水現象，只有少量滲水和淋水，甚至無水，口感發甜，說明水源來自上覆砂巖裂隙水，與奧灰巖溶水無關。目前，可以確定揭露的陷落柱富水性差，不導水。盡管中興煤業今后開采9號煤底板受到奧陶系灰巖突水的威脅較小，對于奧陶系灰巖水突水問題，主要通過構造導水解決，井田內陷落柱及斷層富水性弱，導水性差，但不排除斷層構造導水及導水陷落柱的存在；對開采9號煤層，要密切關注隱伏斷層及陷落柱。

4 9號煤的安全開采技術及防治水措施

中興煤業井田內9號煤層底板受奧陶系灰巖突水的威脅較小，但不排除構造導水存在，對于開采9號煤層要采取有針對性的防治水措施。

4.1 遵循防治水原則

遵循“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，認真貫徹執行“安全第一、預防為主、綜合治理”的安全生產方針，夯實礦井防治水基礎工作，嚴格落實防治水各級崗位責任制及各項防治水技術管理制度。工作面采掘施工前，必須進行水情水害安全評價工作，遵循防治水原則。嚴格執行“有掘必探、先探后掘”的防治水措施，落實“防、堵、疏、排、截”綜合治理措施。

4.2 夯實礦井基礎水文地質工作

按照《煤礦安全標準化基本要求及評分方法》中相關要求及規定，及時收集礦井基礎水文地質資料，準確、完整地更新各類相關基礎臺賬及圖紙。重點掌握采掘過程中揭露的出水點、導水斷層及陷落柱等的相關參數信息。必要時，進行水文地質補充勘探工程，開展帶壓開采評價工作，查明下伏奧灰水富水情況，制訂滿足礦井安全生產的技術措施。

4.3 利用多種物探工作手段

利用多種物探工作手段，結合鉆探技術，查清水文地質條件。結合地面三維地震勘探資料，在井下利用瞬變電磁探測及無線電坑透等多種物探技術手段進行探測，并有針對性地對存在的物探異常區域進行鉆探驗證。依據周邊鉆孔資料、地質構造導水情況及鉆探驗證數據，重點對煤層底板的隔水層厚度、地質構造富水導水性特征進行研究對比，查清基本水文地質條件，使防治水工作有針對性。

4.4 加強井上下水文鉆孔的動態監測

科學分析井上下水文鉆孔動態數據，掌握井田內奧灰水動態變化規律，為防治水工作提供參考依據。定期對我礦井上下動態監測系統進行維護、保養，每季度對地面觀測孔的數據進行一次全面更新，確保系統能夠正常運行，每月對觀測的數據進行科學分析及總結。

4.5 預防為主，加強職工防治水培訓

從預防做起，加強對職工防治水知識的培訓，提高職工的防治水意識，讓職工了解一些判斷突水前兆的方法和防治水基本概念，以及掌握一些透水以后的自救、互救知識。

5 結束語

通過對中興煤業井田內9號煤層奧灰突水性危險進行分析，結合井田內地質構造、陷落柱對開采9號煤層底板突水影響的分析，提出相應的安全開采技術措施，有利于9號煤層的開采、防治水，創建安全、高效的礦井生產環境。

〔編輯：劉曉芳〕

TD745

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.17.143

2095－6835（2017）17－0143－02

侯富貴（1964—），男，山西陽泉人，本科學歷，助理工程師，參加工作以來一直從事煤礦地測防治水工作，2008年至今擔任中興煤業地測科副科長。