煤井地质论文：煤井地质条件浅析

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本文作者：贺志宏1，2李晓晨1李曦滨3作者单位：1中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院2山西焦煤汾西矿业(集团)有限公司3中国煤炭地质总局水文地质局

矿井充水因素分析

1上组煤开采充水条件

山西组煤层以顶板进水为主，煤层顶板砂岩含水层构成直接充水含水层。地下水沿开采形成的导水裂隙带进入矿坑。双柳煤矿目前矿井涌水以顶板水为主，涌水量稳定在100m3/h左右。3#、4#煤层、4#煤层距下伏L5石灰岩间距平均为222m。太原组灰岩承压水有可能通过底板裂隙进入矿坑。此外，陷落柱亦可成为导水通道。双柳井田二采区北翼，在材料巷的掘进过程中揭露一小型陷落柱，有出水现象，经水质化验，该陷落柱联通太灰岩溶裂隙水。

2下组煤开采充水条件

下组煤开采充水通道主要以下几个方面:1)下组煤开采顶板冒裂带。根据勘查成果和相关规程，依照顶板岩石的强度特征，计算导水裂隙带最大高度(65.35m)和上组煤煤层开采时的底板破坏带(一般大于10m)，下组煤开采顶板冒裂带可与上组煤层采空区导通。2)断层及陷落柱。矿井生产过程中揭露近20条断层，多为高角度正断层，落差一般小于5m，其含导水性需进一步研究。生产过程中共揭露的14个陷落柱，除1个有出水现象外，其余均未见出水。但当开采下组煤时，由于开采条件的变化，不排除陷落柱的下段(L1灰岩至奥灰)“活化”为导水通道。3)封闭不良钻孔。各勘探期间封闭不良的钻孔，有可能使不同含水层发生联系。当工作面或巷道揭露钻孔后，封闭不良钻孔可能形成导水通道。

矿井防治水措施

1矿井防治水规划

矿井应当编制防治水中长期规划，规划的防治水工程应从查明矿井开采水文地质条件入手，对太灰含水层实施疏干性放水试验，进一步查明太灰含水层富水性及与各含水层的水力联系，为下组煤开采提供疏干方式和涌水量的依据。放水试验孔应选择在下组煤先期开采地段，同时，针对主要含水层建立地下水动态监测系统。

2矿井防治水内容

1)带压开采危险性分区研究。矿井在地质、水文地质勘探和开发阶段，已取得了大量地质及水文地质资料，表现出各含水层富水性较差、极不均一且有明显的分区性，井田东区在断层和陷落柱发育程度、地层倾角、出水点数量以及太灰和奥灰的富水性等方面明显复杂于西区。开发前应根据采场(采区和工作面)所处区域研究奥灰水的危险程度，针对性地采取安全技术措施。2)防排水工程设计。据矿井充水因素分析，下组煤在采掘过程中将受奥灰、太灰以及采空区积水等多种水源威胁和影响。在下组煤开采设计中应考虑主要大巷布置层位、分区隔离、排水方式和抗灾设防能力(采区和水平大巷的矿井水必须能自流至排水泵房)、上下安全出口及避灾路线等，明确各项防水工程的地点、层位及工程目的。3)采掘工作面“精细”探测。含水层富水性和导水构造(即潜在突水通道)探测是下组煤层开采最重要的工作之一。掘进前探测方法:采用超前直流电法物探、瞬变电磁物探，并经过钻探验证等手段，探测掘进工作面前方和底板的隔水层厚度、构造及富水性;在钻探时要求做到每一回次测量水量和水压，以取得底板隔水层的阻水能力参数。回采前探测方法:采用音频电穿透、无线电坑道透视和瞬变电磁物探、钻探验证等手段，查明回采工作面内部和底板的隔水层厚度、构造和富水性。4)太灰水的探查及疏放。太灰含水层为下组煤直接充水含水层，采动后太灰水可直接进入巷道和工作面。矿区太灰含水层富水性相对较弱，因而太灰水的防治总体方案为疏干。疏干方式依据实际情况可采取钻孔疏放、巷道揭露疏干和回采后顶板自然垮落疏干，必要时可实施专项疏干工程。如果太原组灰岩水存在奥灰水补给，则必须查明其补给地段及补给强度，采取注浆封堵措施，切断奥灰水的补给通道后再进一步对其实施疏干。5)采空积水疏放。上组煤采空区积水主要来源于山西组砂岩含水层。在未来开采下组煤时，其顶板冒裂带能够沟通上组煤底板破裂带，这意味着上组煤采空区积水有可能沿导水裂缝带涌入下组煤工作面，因此，防范采空区积水透水是下组煤开采过程中防治水工作的重要内容。上组煤采空区均为本矿生产所致，分布范围和积水量较清晰，防范措施是下组煤工作面回采之前施工探放水钻孔疏放。6)防水煤柱留设。双柳煤矿目前尚未揭露落差大于10m的断层，对于断层煤柱的留设，主要是井田南边界聚财塔断层(F1)防隔水煤柱的留设，在实际生产过程中按相关规定确定留设防水煤柱。