煤矿防治水论文煤矿防水论文：深部开采放水试验及防治水方案

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1、煤矿防治水论文煤矿防水论文：恒源煤矿深部开采放水试验及防治水方案摘要:为了查明恒源煤矿－600m水平开采受底板高承压太灰含水层的威胁，基于地下水井流理论，对太灰含水层进行了大型群孔干扰放水试验，查明了6煤底板太灰含水层的富水性和补径排条件。结果表明太灰含水层岩溶发育且存在一定程度的非均一性，径流条件较好，矿区内不存在不易疏降的高水位异常区，在此基础上提出了该矿深部开采以疏水降压为主、注浆为辅的底板防治水技术方案，为保障－600m水平6煤安全开采提供合理依据。关键词:深部开采;群孔放水试验;流场演化;防治水恒源煤矿隶属于安徽恒源煤电股份有限公司，主采二迭系山西组6煤层和下石盒子组4煤

2、。目前，矿井一水平－400m以浅资源开采已接近尾声，二水平－400～－600m资源是现阶段及今后的主要开采层位。随着矿井二水平的逐步打开，回采深度也逐渐加大，6煤层底板承受水压也随之增加，工作面底板最大承受水压将达到3．4MPa，相应突水系数为0．085MPa/m，大于突水系数临界值。另外，当太灰水在遇到陷落柱以及其他地质构造与工作面导通时，将极有可能造成淹巷、淹面事故。同时，奥陶系灰岩水也存在通过大的导水构造(如陷落柱、基底断裂等)突破煤层底板进入采场的可能，其后果不可估量。由于矿井水文地质条件的复杂性，开采过程中受到底板高承压太灰水的威胁。《煤矿防治水规定》〔1〕中也明确规定，

3、当遇有:①复杂型或极复杂矿井，采用地面水文地质勘探难以查清问题时，需在井下进行放水试验或连通试验;②煤层顶、底板有含水砂层或岩溶含水层时，需进行疏水开采试验等情况者，应在井下进行水文地质勘探试验。井下放水试验是矿区水文地质工作中应用最多的方法〔2〕。鉴于此，该矿开展了大型的群孔放水试验，在综合评价矿井太灰含水层水文地质条件的基础上，提出高承压太灰水防治的技术措施，为矿井二水平的安全开采提供依据和保障。1矿区地质及水文地质背景矿井范围内无基岩出露，均为新生界松散层所覆盖，经钻孔揭露地层有奥陶系、石炭系、二叠系、第三和第四系，地层厚度＞1500m，该矿处于大吴集复向斜南部仰起端上的次级

4、褶曲土楼背斜西翼。总体上为一走向北北东，向北西倾的单斜构造，次级褶曲较为发育，使局部地层呈北东或北西向。地层倾角一般在3°～15°，受构造影响局部倾角变化较大。构造较为发育。已查出褶曲5个，组合落差≥5m的断层55条，其中落差≥30m的断层8条。该矿矿井水文地质条件相对较为复杂，主要含水层有第四系孔隙水含水层组、煤系砂岩裂隙水含水层组、太灰岩溶水含水层组、奥灰岩溶水含水层组。其中对6煤安全开采存在较大威胁的含水层主要有:煤系砂岩裂隙水含水层组、太灰岩溶水含水层组、奥灰岩溶水含水层组，如图1所示。图1主采煤层与主要威胁灰岩含水层关系图该矿位于太灰地下水的径流区内，6煤上下砂岩裂隙含水

5、层是开采6煤层时矿井直接充水含水层。太原组石灰岩总厚115．55m。有12层石灰岩，厚53．87m，其中L1和L2为薄层状灰岩，厚度4～6m，含水性弱;L3～L4灰岩的厚度平均达9～18m之间。裂隙溶洞发育、含水丰富、富水性较强，是矿井充水的主要含水层及充水水源。一般把1～4层灰岩视为1个含水层组，总厚约21m。2大型群孔放水试验结合恒源煤矿的实际水文地质条件，并为今后二水平深部高承压水上的安全开采防治水方案的制定做准备，需进行大流量、大降深、长时间的大型放水试验，以充分揭露太灰含水层的边界条件和整个太灰地下水流场的变化情况，故设计放水试验类型为干扰非完整井群放水试验。2．1放水孔

6、与观测孔布设鉴于二水平底板太灰含水层富水性不均一性，首先利用地球物理探测技术划分了富水区域，并考虑矿井排水能力，将放水孔位置定在二水平水仓附近;为了保证足够大的流量，共布置4个放水孔，且位置相对集中，以构成相互干扰的“大井”。为了更好地查明矿区的地下水流场形态、边界条件、矿区重要断层的导水性并消除井损，分别在矿区边界和重要断层2侧以及放水孔附近布置了若干地面、井下观测孔，共计12个(放水孔与观测孔位置分布图略)。2．2放水试验过程放水试验为1次最大降深、群孔干扰非稳定流放水试验，根据现场条件，FS1～FS44个放水孔于2009年12月3日14:30开始正式放水，至2009年12月7

7、日15:15时关阀，放水历时96．75h，总放水量约20995m3。4个孔总涌水量约为217m3/h。放水结束后，开始水位恢复阶段的观测，即2009年12月7日15:15－2009年12月9日10:30，水位恢复历时42．25h。放水试验数据监测采用井下放水，井上、下同步观测的方法。其中3个放水孔FS1～FS3和1个井下放水孔水位观测选用煤炭科学院西安研究院研制的YJSY型自动水压观测仪，同时在FS1～FS44个放水孔分别采用自记仪和流速仪监测放水孔的出水量。在地面监