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摘要

為了公司七采區(qū)后組煤能夠安全帶壓開(kāi)采，根據(jù)全礦井水文動(dòng)態(tài)規(guī)律，從突水事故特征、涌水量、歷年水文觀測(cè)數(shù)據(jù)三個(gè)方面對(duì)六采區(qū)水文地質(zhì)特征進(jìn)行了分析總結(jié)，對(duì)今后礦井生產(chǎn)，特別是七采區(qū)后組煤開(kāi)采過(guò)程中的防治水工作提供了技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞

采區(qū)水文地質(zhì)特征；水文動(dòng)態(tài)觀測(cè)

山東盛泉礦業(yè)有限公司是開(kāi)采50多年的老礦井，資源匱乏，上組煤2、4、6煤層已基本回采完畢，目前正在開(kāi)采高灰、高硫的后組11、13、15煤層。11、13、15煤層距離底板徐奧灰較近，工作面開(kāi)采受底板承壓水威脅。礦井分為兩個(gè)水平，分別為-115m、-250m水平，六采區(qū)后組位于礦井-250m水平，六采下山采區(qū)于2004年進(jìn)行開(kāi)拓、開(kāi)采，至今已生產(chǎn)了11、13、15三個(gè)煤層，其中11煤層已基本回采完畢，13煤層還剩1個(gè)工作面（61304工作面目前正在生產(chǎn)），15煤層已進(jìn)入采區(qū)回收階段。最深開(kāi)采標(biāo)高達(dá)到了-500m，為保證六采區(qū)后組煤工作面能夠安全帶壓開(kāi)采，防治水專業(yè)做了大量的工作，自2005年至今積累了大量的六采區(qū)水文觀測(cè)資料，有必要對(duì)六采區(qū)水文地質(zhì)特征進(jìn)行一次綜合分析，查明各含水層的富水特征以及含水層之間的聯(lián)通性，對(duì)今后礦井生產(chǎn)，特別是七采區(qū)生產(chǎn)提供可了靠的技術(shù)數(shù)據(jù)。

1六采區(qū)水文地質(zhì)特征研究

六采區(qū)位于礦井西北部，西北部為F2斷層，南部為F14斷層，東部以F13斷層與五采區(qū)相鄰、以F3斷層與七采區(qū)相鄰，六采區(qū)目前處于煤柱回收階段，除剩余3個(gè)工作面（61304、61504、61503）其他已基本回采完畢。六采區(qū)開(kāi)拓、開(kāi)采過(guò)程中收集了大量的水文地質(zhì)資料，下面從突水特征、涌水量、水文動(dòng)態(tài)觀測(cè)三個(gè)方面對(duì)六采區(qū)水文地質(zhì)特征進(jìn)行分析總結(jié)。

1.1六采區(qū)歷年突水特征分析自礦井六采區(qū)開(kāi)拓以來(lái)，六采區(qū)先后經(jīng)過(guò)7次突水、出水事故，其中四灰出水事故6次，占86%；奧灰出水事故1次，占14%。六采區(qū)四灰突水點(diǎn)多，突水量不大，說(shuō)明四灰富水性比較普遍但不強(qiáng)，且為裂隙型水；四灰的水壓并沒(méi)有隨埋深增加而明顯增加的特征，說(shuō)明六采區(qū)水文地質(zhì)單元相對(duì)獨(dú)立，與其他水文地質(zhì)單元之間水力聯(lián)系較差，甚至不發(fā)生聯(lián)系。四灰突水后最大突水量和穩(wěn)定突水量比值較大，在0.8~2.5之間，說(shuō)明四灰發(fā)生突水時(shí)，動(dòng)態(tài)水補(bǔ)給不充足，反映了井田內(nèi)四灰水以靜儲(chǔ)量為主。四灰突水的通道都為巷道掘進(jìn)揭露四灰或放炮產(chǎn)生裂隙導(dǎo)致，說(shuō)明在區(qū)域范圍內(nèi)四灰作為底板水對(duì)11煤層工作面開(kāi)采影響不大，但考慮其13煤層頂板水，將成為13煤層工作面開(kāi)采的主要充水水源。六采區(qū)奧灰突水點(diǎn)少，突水量不大，說(shuō)明奧灰富水性不強(qiáng)，且以裂隙型水為主。奧灰水溫比較穩(wěn)定，基本上在22°~23°C，說(shuō)明井田范圍內(nèi)奧灰含水層與外界的交換能力差。奧灰總體突水量不大，說(shuō)明井田范圍內(nèi)奧灰?guī)r溶徑流帶發(fā)育差，即奧灰?guī)r溶不發(fā)育。每次奧灰突水的通道都為斷層，說(shuō)明在本井田范圍內(nèi)斷裂構(gòu)造是引發(fā)奧水突水的主控因素。六采區(qū)雖然沒(méi)有發(fā)生徐草灰突水事故，但通過(guò)全礦井2次徐灰突水事故分析，徐草灰的突水特征與奧灰比較相似。

1.2六采后組煤開(kāi)采區(qū)域涌水量分析六采區(qū)充水水源主要為徐草灰及奧灰，隨著六采區(qū)開(kāi)采深度的延伸，巷道在開(kāi)拓過(guò)程中直接揭露四灰含水層時(shí)，發(fā)生多次四灰突水事故。當(dāng)開(kāi)采下組13、15煤層時(shí)，四灰含水層成為主要充水含水層，礦井涌水量增大；同時(shí)由于徐、奧灰水的疏放，也增大了礦井涌水量。隨著四灰的疏干，六采區(qū)涌水量的大小基本取決于徐、奧灰含水層的疏放。六采區(qū)的涌水量總體波動(dòng)幅度不大，水量相對(duì)穩(wěn)定，說(shuō)明六采區(qū)的水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，供水水源比較清晰。最大涌水量、最小涌水量和平均涌水量變化不大，說(shuō)明在整個(gè)六采區(qū)范圍內(nèi)，供水水源不存在突變性，且最大涌水量和平均涌水量比值在1.0~1.5之間，說(shuō)明供水水源無(wú)論是類型還是水量都相對(duì)穩(wěn)定。

1.3六采區(qū)水文動(dòng)態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)公司自2004年至2015年，共計(jì)施工27個(gè)鉆孔，其中徐草灰鉆孔21個(gè)、奧灰鉆孔6個(gè)。通過(guò)多年疏放，徐草灰水位由2004年10月份的-213.0m（04徐1水文觀測(cè)孔）降至2015年10月底的-292m（15徐1水文觀測(cè)孔），降幅達(dá)79m；奧灰水位由2005年5月份的-193.2m（05奧1水文觀測(cè)孔）降至2015年10月份的-277m（15奧1水文觀測(cè)孔），降幅達(dá)84m。通過(guò)施工疏放水鉆孔對(duì)底板徐草灰、奧灰含水層進(jìn)行疏放，水位降幅較大，說(shuō)明徐草灰、奧灰富水性不強(qiáng)，且以裂隙型水為主。徐草灰、奧灰與外界的交換能力差，六采區(qū)水文地質(zhì)單元相對(duì)獨(dú)立，與其他水文地質(zhì)單元之間水力聯(lián)系較差，甚至不發(fā)生聯(lián)系。

1.4六采區(qū)水文地質(zhì)特征通過(guò)從六采區(qū)突水特征、涌水量構(gòu)成、水文動(dòng)態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)三個(gè)方面分析，總結(jié)出六采區(qū)水文地質(zhì)特征如下：（1）區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造對(duì)水文動(dòng)態(tài)規(guī)律影響不大，只有F14斷層對(duì)六采區(qū)水文動(dòng)態(tài)有一定影響。（2）區(qū)域主要涌水量取決于徐、奧灰含水層的疏放量。（3）四灰的富水性在井田內(nèi)各采區(qū)水文地質(zhì)單元相對(duì)獨(dú)立，不同水文地質(zhì)單元之間水力聯(lián)系較差，甚至不發(fā)生聯(lián)系。（4）區(qū)域涌水量隨開(kāi)采面積增大而增大，然后趨于穩(wěn)定后開(kāi)始減小。

2提出七采區(qū)水害防治技術(shù)途徑及實(shí)施情況

2.1七采區(qū)水害防治技術(shù)途徑七采區(qū)位于六采區(qū)東部，以F3斷層相鄰，水文地質(zhì)特征具有類比性，根據(jù)六采區(qū)水文地質(zhì)特征，對(duì)七采區(qū)后組11、13、15煤層開(kāi)采提出了以下水害防治技術(shù)途徑。（1）在七采區(qū)施工徐草灰、奧灰及四灰水文觀測(cè)孔，實(shí)時(shí)觀測(cè)水壓數(shù)據(jù)，工作面開(kāi)采前對(duì)工作面底板含水性進(jìn)行物探，根據(jù)物探結(jié)果在含水異常區(qū)施工疏放水鉆孔，不斷對(duì)底板含水層進(jìn)行疏水降壓。并對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理存檔。（2）根據(jù)七采區(qū)開(kāi)拓設(shè)計(jì)方案，制定F14斷層及相連斷層探查方案，探查確定斷層位置后，根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》留設(shè)斷層防隔水煤巖柱。開(kāi)采施工時(shí)嚴(yán)禁進(jìn)入斷層防水煤柱內(nèi)施工。（3）開(kāi)采七采區(qū)11煤層時(shí)，先施工水文觀測(cè)孔對(duì)四灰水文情況進(jìn)行初步探查，掌握初步數(shù)據(jù)，開(kāi)采13煤層時(shí)，巷道首次揭露四灰時(shí)，必須編制專門(mén)的探放水設(shè)計(jì)，對(duì)四灰富水性進(jìn)行探查，提前制定防治措施，保證巷道安全施工。（4）控制工作面開(kāi)采跨度，由于盛泉井田落差小于5m的斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，對(duì)底板隔水強(qiáng)度和隔水性能的降低影響很大，因此工作面開(kāi)采后，礦山壓力對(duì)底板的破壞深度，要比同樣開(kāi)采尺度下構(gòu)造不發(fā)育的礦井底板破壞深度大。為了減少底板破壞深度，防止底板破壞型的工作面突水，建議下組煤開(kāi)采的跨度（斜長(zhǎng)）不要超過(guò)120m，特別是15煤層開(kāi)采最好控制在90m左右。

2.2七采區(qū)防治措施實(shí)施情況七采區(qū)自2010年開(kāi)始開(kāi)拓雙下山，首先開(kāi)采七采區(qū)十一煤層，根據(jù)提出的七采區(qū)水害防治技術(shù)途徑，公司2013年在七采區(qū)施工了四灰、徐草灰、奧灰水文觀測(cè)孔，四灰水位為-365m（水壓0.01MPa，鉆孔標(biāo)高-366m），水量0.5m³/h；徐草灰水位為-272m（水壓0.94MPa，鉆孔標(biāo)高-366m），水量1m³/h；奧灰水位為-253m（水壓1.13MPa，鉆孔標(biāo)高-366m），水量6m³/h；可以看出：徐草灰、奧灰水壓雖然較大，但水量較小，說(shuō)明徐草灰、奧灰富水性不強(qiáng)，且與外界聯(lián)系較差，甚至無(wú)聯(lián)系，四灰、徐草灰、奧灰之間不存在連通性。公司71102運(yùn)輸巷對(duì)F14及F14相連斷層F4斷層進(jìn)行了探查，經(jīng)探查F4斷層不含水也不導(dǎo)水，F(xiàn)14斷層對(duì)盤(pán)奧灰含水層，鉆孔揭露F14斷層是鉆孔出水，水壓為1.36MPa，出水量10m³/h，后逐漸降為1.1MPa、5m³/h，根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》對(duì)F14斷層留設(shè)了防水煤柱后，對(duì)鉆孔進(jìn)行封孔。由此可以看出F14斷層也對(duì)七采區(qū)水文地質(zhì)特征有一定影響。

3結(jié)論

通過(guò)對(duì)六采區(qū)區(qū)域水文地質(zhì)特征研究，采用類比法提出七采區(qū)水害防治途徑并有效實(shí)施，六、七采區(qū)水文地質(zhì)特征具有相似性，將六采區(qū)開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及好的做法運(yùn)用到七采區(qū)，首先是在七采區(qū)施工了水文觀測(cè)孔，對(duì)F14斷層進(jìn)行了探查并留設(shè)了防水煤柱，工作面開(kāi)采前及時(shí)進(jìn)行物探，避免了水害事故的發(fā)生，為下一步開(kāi)采13煤層時(shí)對(duì)四灰探查，開(kāi)采15煤層加強(qiáng)底板徐草灰水的疏放均提出了可靠的技術(shù)依據(jù)。研究分析結(jié)果對(duì)七采區(qū)開(kāi)采期間的水害防治管理具有實(shí)際性意義，更適合實(shí)際生產(chǎn)需要，保證了七采區(qū)后組煤安全帶壓開(kāi)采。

作者：高巖 楊旭 單位：山東盛泉礦業(yè)有限公司