软岩地层采场顶板离层涌水机理探析

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1、软岩地层采场顶板离层涌水机理探析【摘要】在分析“三软”地层工作面涌水规律的基础上，结合顶板岩性结构、含水层动态监测及水化学资料，确定了离层积水水体的存在，对其形成机理进行了初步研究，对软岩地层采场顶板离层水文地质规律的认识，使矿井防治水技术得到提高，同时提出了离层水防治措施并应用于生产实践，取得了较好的效果。【关键词】软岩地层；离层涌水；涌水机理北皂煤矿位于山东省黄县煤田西北隅，为古近系煤田。在海域H2106工作面回采后期发生了多次顶板含水层水通过采空区向工作面充水现象，瞬时涌水量达到60m3/h。通过涌水规律观测，系统分析回采过程中顶板含水层水位的动态变化

2、过程，结合水化学资料，确认顶板离层积水为主要充水水源。为了防止类似涌水对工作面回采和安全造成影响，矿井开展了离层积水涌水机理和防治技术研究，并应用于生产实践，取得了较好的效果。1．采场水文地质条件6北皂煤矿H2106工作面回采古近系李家崖组煤2层，采用伪倾斜长壁布置，综采放顶煤全部垮落法采煤，平均采放高度4.2m。工作面顶板由下而上存在煤1油2含水层、泥岩夹泥灰岩含水层和泥灰岩含水层，该工作面为海下采煤工作面。煤1油2厚度4.4m，含少量裂隙水，连通性不好，富水程度差。下距煤2层17.6m，与煤2层间有含油泥岩隔水层相隔。泥岩夹泥灰岩互层含水层为泥岩和泥灰岩

3、交互沉积结构，厚度7～8m，下距煤2层45m，与煤1油2间有炭质泥岩和泥岩隔水层相隔。泥灰岩质地坚硬，裂隙发育，含裂隙水，循环和补给条件较差，以静储量为主，水质类型为CI-Na或HCO3-Na型，根据以往揭露资料，其涌水量一般在6～7m3/h，富水程度弱且不均一。泥灰岩含水层平均厚度4.36米，距煤2层59米，与泥岩夹泥灰岩互层之间有炭质泥岩和泥岩隔水层相隔，质地较坚硬，局部发育溶蚀裂隙和小溶洞，单位涌水量0.125～0.14L/s.m，富水程度中等。2．H2106工作面涌水情况2.1工作面涌水情况H2106工作面开采,前期主要受煤2底板砂岩水影响，涌水量一

4、般小于3m3/h。开采中后期，工作面开始出现涌水，有三次涌水规模较大，涌水具有一定的周期性。6工作面为俯采，老空向工作面充水为主要涌水形式，偶见顶板直接充水。通过水质化验对比分析确定，涌水水源主要为泥岩夹泥灰岩互层。2.2顶板含水层水位变化情况从水位变化曲线看，工作面开采初期，地下水位呈缓慢下降状态，由于工作面距观测孔越来越近，监测到地下水位呈著显下降，说明顶板含水层地下水发生重新分布，但工作面未出现涌水。自09年6月16日起，工作面出现涌水后，距工作面较近的观3和观6孔水位，在工作面出水期间下降速度随工作面出水出现周期性波动，观3孔最大下降速度达到2.0m

5、/d，最小为0.39m/d。3.离层涌水机理分析3.1煤2层顶板储水空间分析与H2106工作面相邻的H2101和H2103工作面回采过程中地下水位也存在显著的下降过程。H2101回采期间最大水位下降值为99.8米，H2103工作面回采期间最大水位下降值为80.8米，表明回采过程中工作面顶板互层含水层存在显著释水过程，但两工作面均未出现顶板涌水，且回采结束后出现明显的水位恢复，表明互层释出的水量必定存在于顶板的某个层位中。互层底板主要由含油泥岩、泥岩和炭质泥岩组成，与泥岩夹泥灰岩岩性差别较大，在下部采动条件下，泥岩夹泥灰岩互层与炭质泥岩附近具有产生离层的可能，

6、具备积水条件。由于该层位仍处于导水裂隙带之上，所以工作面回采过程中出现含水层释水但工作面未见顶板涌水现象。63.2导水通道分析根据矿井导水裂隙带实际观测成果，在正常条件下导高采厚比为8.3，在断层或构造破碎带存在时导高采厚比为9.5。因此该面在正常条件下导水裂隙高度为4.2*8.3=34.86米，导水裂隙顶界距互层有10米的隔水岩柱，波及不到泥岩夹泥灰岩含水层。当工作面处于断层或构造破碎带时，导水裂隙高度将达到4.2*9.5=39.9米，导水裂隙顶界与互层底板仅有4～5米的隔水岩柱，该隔水岩柱岩性又是炭质泥岩，而离层存在于该4～5米岩柱内，在存在断层或其它构

7、造等因素的影响下与下部导水裂隙导通。3.3工作面涌水规律7月5日前，工作面涌水相对稳定，涌水量呈现小幅度波动，7月5日后涌水量呈现大幅度波动，综合水源、导高、离层储水分析结果，可以得出如下涌水规律。（1）涌水呈阵发性，初期涌水量增加急剧、峰值涌水量大、衰减快。顶板离层储水是工作面直接充水水源。由于离层较为发育，储水条件较好，因而一旦导水裂隙达到该层，初期涌水量急剧增加，峰值涌水量大，但由于储水量空间有限（一般储水量在1000m3左右），因而涌水衰减较快。6（2）间接水源为泥岩夹泥灰岩互层水，水质稳定。互层富水程度虽然较弱且富水性不均一，但作为在全区稳定存在的

8、含水层，向离层空间充水仍较为充沛。（3）受老顶周期性