高河煤矿奥灰水带压开采防治技术研究.pdf

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1、第1期矿山测量NO．12013年2月MINESURVEYINGFeb．2013doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2013．01．019高河煤矿奥灰水带压开采防治技术研究张君正(潞安集团山西高河能源有限公司，山西长治047100)摘要：根据高河煤矿煤层底板与奥灰之间岩层的特点，分析了复杂水文地质条件下煤层底板突水的影响因素，对矿井底板突水危险性进行了深入分析，并制定了可行的奥灰水防治技术措施，对于类似条件下奥灰水带压开采具有一定的借鉴意义。关键词：奥灰水；突水系数；带压开采；防治中图分类号

2、：TD823．83文献标识码：B文章编号：1001—358X(2013)01—0056～03高河井田位于沁水煤田东部中段，矿井设计生产板和奥陶系灰岩上界面之间主要隔水层如下：能力为600万t／a，采用立井开拓方式，主采山西组3(1)石炭系上统太原组底部及中统本溪组隔水号煤层，采煤方法为综采放顶煤，全陷法管理顶板。层本区煤层具有典型的华北型煤田的共性特征，产状平层厚9．75～38．03rn，主要为黑色泥岩、砂质泥缓，煤层底板承受奥灰水压力。因地层形成及在后续岩、灰绿色泥岩、铝质泥岩加粉砂岩、细粒砂岩，底部地应力作

3、用下发生内部构造变化的过程非常复杂，存为铁质粉砂岩。裂隙不发育，透水性差，平行不整合在煤层底板突水隐患。随着未来煤矿采掘向深部延于峰峰组灰岩岩溶含水层之上。伸，煤层底板奥灰水的防治显得愈发突出。(2)二叠系砂岩含水层层间隔水层主要由泥岩、砂质泥岩等组成，其泥岩、砂质泥1矿井地质、水文地质条件岩单层厚度为0．95～30．73m，透水性弱，呈层状分1．1地质地层布于各含水层之间，形成平行复合结构，起到层间隔高河井田地层由老至新有；奥陶系中统马家沟水作用。组、峰峰组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系2煤层底板突水

4、危险性分析下统山西组、下石盒子组、二叠系上统上石盒子组、第三系上新统和第四系。主采煤层3号煤位于二叠高河煤矿通过对水压、承压水导升带高度、采掘系下统山西组。井田内奥灰水水头标高介于+350活动对底板的扰动破坏深度、不同岩性的隔水性能～+650之间，矿井全井田均为底板带压开采，3号等因素的分析，并结合3号煤层底板岩性变化较大煤层底板承压值在1～3．68MPa之间。的特点，认为综合考虑各种因素来进行突水系数预测，更能真实地反映奥灰水对3煤采掘过程中的威根据矿井地质精查报告，本区地质构造较为复杂，地层总体走向SN—N

5、NE向，东高西低。在此基胁程度。计算公式如下：础上发育有近SN、NNE向两组宽缓褶皱，沿走向及T=e／(∑Mii—h—h)倾向伴生的断层有l9条，其中落差大于20m的断式中：P为3号煤层底板承水压力；∑M，§；为层10条，大于6m的断层7条。另在井田内发育有煤层底板等效隔水层厚度；h为采掘活动对煤层底板大小不一的陷落柱7个。而近期的掘进和勘探结果的最大扰动破坏深度；h为煤层底板带压水导升段表明，井田内地质构造比矿井地质精查报告中所描高度。述的要更加发育，断层整体呈现下断上不断和下大(1)煤层底板隔水层承水压力上

6、小的特征，属于中等水文地质类型。通过对矿井地质及水文地质条件的综合分析认1．2隔水地层为，高河煤矿全井田范围内3号煤层底板均承压，压根据矿井东翼、南翼奥灰水监测孑L实际揭露，井力值随着开采深度的增加而增大，压力介于1．0～田内3号煤层距离奥灰顶界面166m。3号煤层底2．9Mpa之间。56第l期张君正：高河煤矿奥灰水带压开采防治技术研究2013年2月(2)3号煤层底板等效隔水层厚度灰岩岩溶裂隙含水层埋藏较深，在508．84～686．53m本矿主采煤层下方至奥灰岩上界面依次为下二之间。矿井井田范围内有四个钻孔揭穿

7、峰峰组，其厚叠系山西组、石炭系太原组、本溪组岩层，岩性主要度在159．30—198．24In之间，平均厚度179．31m。分为泥岩、砂质泥岩、粉砂细粒砂岩、铝制泥岩、石灰为上下两段，下段均厚100．27m，岩性以石灰岩、白云岩，其中太原组还赋存有9号、15号煤层。结合井田质灰岩、泥质灰岩、角砾状灰岩、泥质白云岩为主，岩钻孔资料及等效隔水层换算方法，3号煤层底板等效溶较发育，可见较多的蜂窝状、串珠状溶孔及溶蚀裂隔水层厚度为：隙。上段均厚79．04nl，岩性以厚层状的质纯灰岩为∑M；i=130m主，夹泥质灰岩、白云

8、质灰岩、角砾状灰岩、晶粒灰岩上述计算充分考虑了不同岩层岩性隔水性的特等。峰峰组顶部岩层赋水性不强，岩溶裂隙不发育，点，并通过选用不同的隔水系数对其进行了修正。岩溶形态以蜂窝状岩溶溶孔为主，并可见方解石结晶(3)3号煤层采掘活动对底板的扰动破坏深度充填现象，形成相对隔水层。由于该隔水层易受层间煤层开采导致工作面底板在一定深度范围的围断裂构造破坏而缺失，因此，评价矿井突水危险性时，岩体应力