兖州矿区下组煤底板断层阻渗性实测研究.pdf

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1、煤矿现代化2016年第1期总第130期兖州矿区下组煤底板断层阻渗性实测研究邵明喜(兖州煤业股份有限公司杨村煤矿，山东济宁272118)摘要为了探究兖州矿区下组煤底板断层阻水能力，以兖州矿区的兴隆庄和杨村两煤矿为研究背景，采用现场原位压渗实测的方法，通过初次压渗和重复压渗，获得了断层不同部位阻水性量化参数，并与完整底板阻渗性对比分析，发现了正常结构状态底板岩层形成突水通道的可能性也很小，而构造破碎带因其抗渗透破坏能力较低，一旦受到采动扰动并活化导渗，在底板高承压岩溶裂隙水的强渗流作用下容易导致其发生渗透破坏并形成突水通道。研究结果对下组煤带压开采底板水害防治具有较重要的参考价值。关

2、键词下组煤底板；断层突水；原位压渗；量化参数中图分类号：TD742．2文献标志码：A文章编号：1009—0797(2016)01—0028—03众所周知，正常完整底板突水的概率非常小，多压水孔全孑L取芯，以准确控制测试段岩性及其数突水都与构造有关，特别是断层，大量开采煤层底组合结构；钻探过程采取清水钻进，岩芯全部进行编板突水实例证实断层对采动煤层底板突水起着决定录，同时取样进行室内伺服渗透试验。性作用Il-5]。张金才等通过对华北型煤田4个主要发详细记录压渗过程的注水水压、测孔水压及压生突水的矿区共163个底板突水工作面进行统计分渗水量等参数的变化趋势，取得测试段岩层致裂水析，得

3、出了由地质构造引起的突水事故占整个突水压、导渗机制、渗透阻力等对比数据。事故的67．5％I1l。郭启文统计了郑州矿区从1959年表1原位压渗试验地点及实施工作量统计表到2004年共21次水害事故，其中地质构造所引发测试点压渗压渗测试段岩性位置目标层数量段宽／m垂深范围／m结构的突水就有13次，约占整个突水次数的62％，其中由于断层所引起的就有9次_3_。施龙青等统计发现，98％的断层突水是由正断层引起的，且其中的85％是发生在正断层的上盘[51。为此，随着煤矿向深部开采，查明区域构造体系，区分出断层的导水、富水还是隔水性能对预测预防煤层底板突水是非常必要的，底板岩层的阻水能力大小

4、是判断带压开采安全1．3实测结果分析与否的重要依据，这个依据可通过室内试验踟或现底板原位压渗试验的直接成果是测试段压渗过场实测[9_lOl所获得。笔者在前人研究的基础上，结合兖程曲线，限于篇幅，以杨村煤矿10605F5断层初次压州矿区下组煤开采普遍受到底板本溪组十四(十三)渗为例进行结果分析，如图1所示，可得不同阶段的灰水和奥陶系灰岩水的威胁的实际情况，采用现场压渗参数及变化过程曲线。初次和重复压渗的方法对断层阻渗性进行试验研究，弥补了突水系数法的不足01-12]，以期为下组煤安全开采提供水害防治的量化依据。1初次原位压渗试验1．1试验地点本试验在兖州矿区的兴隆庄和杨村矿选择4个

5、测点，实施11个测试段，包括2个断层测点的5个H测段、1个底板采动破坏测点的3个测段、1个原状图1压渗过程曲线及压渗参数结构测点的3个测段，详见表1，测试原理及具体测由图1可以看出，初次压渗过程曲线能够真实试过程见文献[101。反映不同结构底板岩层在高渗流水压力作用下的渗1．2技术要求透性特点及其差异。通过对比分析测试段压渗过程·28·煤矿现代化2016年第1期总第130期的压渗水压、水量及测渗水压的关联变化，可以取得为增加对比性，把初次压渗和重复压渗实测分体现天然状态底板岩层的阻渗条件量化参数，如起析结果列表进行对比(表3)，由表3可以明显反映如始导渗水压、阻渗强度、最大承压强

6、度等。图2所示的断层部分所表现的阻渗性特征，即随着根据各测试段的初次压渗过程曲线确定出其阻压渗次数的增加，断层部位的阻渗能力快速下降，最渗参数，具体测试分析结果如表2所列。大下降幅度将近10倍。由此可见，在同样的矿山压表2原位压渗试验实测阻渗参数一览表(初次压渗)力作用下【”]，断层部位一旦导通则其阻渗性将非常弱，而完整底板则变化不甚明显。结构岩性／水压篆水压曼薰表3不同结构测试段压渗致裂后的阻渗-I生实测结果MPa／m／MPaMPaMPa／m3结论(1)通过原位压渗试验获得了兖州矿区铺子支二断层和10605工作面F5断层及6601底板破坏带注：浅部测试段受掘进扰动影响不同深度测

7、试段初次压渗过程的量化取值，对应的由表2可明显看出，不论断层性质如何，均有一阻渗强度分别为1．25MPa／m、1．13MPa／m和定的起始导渗水压，水压梯度在0．02～1．36MPa／m之0．11MPa／m，取得的底板测试段初次压渗的起始导渗间，其中破碎结构的泥岩起始导渗水压最小，而完整渗透压差及阻渗强度能够量化反映其原始状态的隔块状的粉砂岩最大。水能力。(2)与初次压渗试验相比，重复压渗过程中断层2原位重复压渗试验破碎带的阻渗能力和渗透性都呈现明显下降的变化2．1试验要求趋势，