复杂水文地质条件工作面开采防治水安全评价

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1、复杂水文地质条件工作面开采防治水安全评价　　摘要：130202工作面地质及水文地质条件相对复杂，据此在工作面开采前实施了顶板水和断层水探放工程，经过50余天的疏放，钻孔水量均达到稳定，顶板含水层静储量得到有效疏放，断层水降至不承压状态。综合来看，工作面前300m段已具备开采的水文地质条件。　　关键词：防治水工程；水量；水压；断层　　1概况　　羊场湾煤矿开采侏罗系煤层，位于宁东煤田碎石井矿区，130202工作面主采2煤，煤层采高5.5m，全部垮落法管理煤层顶板。煤层伪顶岩性为炭质泥岩，直接顶岩性为粉砂岩、细

2、砂岩，老顶为中砂岩、粉砂岩。　　2工作面充水因素分析　　2.1地质及水文地质条件　　130202工作面距地面平均垂深510m，通过平均0.45m的隔水层与上覆直罗组下段粗砂岩～2煤顶板砂岩含水层组隔开，本含水组砂岩总厚11.11～79.93m，平均46.66m。其中以直罗组底部厚层粗粒砂岩为主，与1煤直接接触，其间没有厚而稳定的隔水层，为煤层的直接充水含水层（图1）。层位稳，其厚度变化由北而南，由西往东逐渐增厚。含水层水位埋深32.57～44.29m，水头高出含水层组顶板143～304m，单位涌水量q=0

3、.0346～0.0054L/s?m，渗透系数为0.0738～0.0109m/d。矿化度3.69～5.42g/L，均为Cl?SO4-K+Na型水。5　　130202工作面位于周家沟背斜东翼，基本为单斜构造，工作面南低北高，工作面风巷较机巷约高40m，工作面回采基本为仰采过程，停采线附近约400m为俯采（图2）。　　从图2可以看出，工作面内部断层构造发育，工作面北侧有DF9断层，切眼南侧有DF14断层，工作面中部有DF13断层，工作面中部至停采线存在9条断层：F22、F24、F25、F26、F29、F30、F

4、31、DF12和DF5断层（表1）。巷道掘进阶段位于断层破碎带位置淋水现象严重，需进一步进行探查工作。　　2.2充水因素　　2.2.1充水水源　　据地质及水文地质钻孔资料分析，130202工作面距直罗组下段含水层23～28m，平均25.5m。利用“三下采煤”公式[1]，计算得到的130202工作面的导水裂缝带发育高度约为83m，所波及的含水层为煤层顶板延安组含水层及直罗组下段粗砂岩含水层，厚度见表2。　　2.2.2充水通道　　根据前述分析，130202工作面的主要充水通道为煤层回采所产生的导水裂缝带以及导

5、水断层，同时，以往勘探钻孔在封闭不良的情况下也有成为导水通道的可能。　　2.2.3充水强度5　　130202工作面采前涌水主要来自巷道淋水以及顶板水探放钻孔涌水两部分。工作面开始回采后，则工作面涌水主要来自两部分，一部分来自于顶板冒落和开裂范围内岩石的裂隙水和孔隙水，此部分为静储量，其大小主要与含水层的储水率、给水度、冒落和开裂带范围大小、降落漏斗形态有关；另一部分，由于采动裂隙范围内水头降低，导致周围一定范围内含水层的水向采空区内流动，即动态补给量，其大小与渗透系数大小、进水边界长度有关。　　据此，分别

6、利用解析法中的“大井法”计算了回采过程中的动态补给量以及工作面顶板充水含水层静储量[2]，以及利用临近矿井水文地质条件类似的已回采工作面涌水量数据进行了涌水量比拟计算。利用两种方法分别计算出来的动态补给量为351m3/h和134m3/h，工作面顶板含水层静储量约20.5万m3。考虑到大井法计算含水层水头取值存在较多的疑问，而比拟法均采用实测值计算，结果相对更为可靠，因此，最终选择比拟法计算结果作为130202工作面开采期间的涌水量，即134m3/h。　　3130202工作面防治水工程及评价　　施工探放水钻

7、孔对工作面充水含水层进行预疏放是防止工作面开采发生安全事故的重要手段，在煤矿防治水中已得到广泛应用[3]。为保障工作面回采的安全，避免集中涌水对工作面开采造成威胁，实施了顶板水和断层水疏放工程，130202工作面共施工钻孔14个（图3）。　　3.1顶板水疏放5　　130202工作面在切眼附近300m范围内共施工了11个顶板水钻孔，钻孔终孔位于工作面顶板以上90m左右，达到工作面开采导水裂隙带发育的最大高度83m，并且从图3可以看出，钻孔疏放水范围基本覆盖了顶板含水层。从钻孔成孔后，经过50余天的疏放，疏放

8、水钻孔水量由36m3/h增加到67m3/h，随着疏放时间的延续，总水量呈现出逐渐衰减的趋势，最终基本稳定在22m3/h左右（图4），累计疏放水量约7.0万m3。　　3.2断层水防治工程　　DF14断层落差22m，位于工作面切眼后方，对工作面开采具有一定的威胁，为降低威胁，对DF14断层施工了3个探放钻孔（图3），钻孔终孔垂高57～88m，钻孔水量变化见图5。　　从图5可以看出，两钻孔成孔后水量较大，经过约50天的疏放，水量呈现