山西朔州北岭煤矿矿井充水因素研究和水害防治措施

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1、山西朔州北岭煤矿矿井充水因素研究和水害防治措施　　摘要：矿井突水的预防预报是指查清矿井水文地质条件，对水害做出分析判断。本文以山西朔州北岭煤矿防治水为例，论述了矿井突水预测预报的方法，以理论结合实际，为预防矿井突水提供依据。关键词：矿井突水；预测预报；措施中图分类号：TD745文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）07-0311-020引言矿井水害一直是制约我国煤炭生产发展的重要因素之一，频繁发生的突水事故严重威胁着煤矿的安全生产。根据最新颁布的《煤矿防治水规定》，防治水原则是坚持“预测预报，有疑必探，先探后掘，先治后采”的十六字方针。“预测预报”是水害防治的基础，

2、要在查清矿井水文地质条件的基础上，对矿井生产区域的地质构造情况，水害类型等进行分析，提出预防处理水害的措施，因此，矿井突水的预测预报是遏制矿井水害事故发生至关重要的环节。北岭矿区位于沁水煤田西北边缘，井田属黄河流域汾河水系，水文地质条件分类为中等型，正常情况下，矿井充水水源为奥陶系中统碳酸盐岩岩溶裂隙含水层。61矿区充水因素分析与水文地质类型1.1地表水体对矿井开采的影响井田位于洪水泉排泄区，地表无大的水体。由于井田内地形坡度大，沟谷深切，加之煤矿采空导水裂隙带在局部通达地表，故存在地表水局部向矿井充水的可能。1.2直接充水含水层对煤层的充水影响井田内的9、11号煤层的直接充水含水

3、层为富水的K2、K3、K4灰岩含水层，该含水层是对下组煤开采影响较大的含水层。在断层附近，由于构造对隔水层的破坏，使各含水层间产生横向及垂向水力联系。因此开采各煤层时矿井充水条件将发生较大转变，给矿井安全带来隐患。1.3生产矿井充水条件井田内断裂构造较为发育，断层带一般无胶结，富水条件好，往往沟通纵向上不同的含水层和横向上相邻地段的含水层，造成矿井局部集中充水。历史上，井田曾存在众多小煤窑，开采5号、9号和11号煤层，形成一定规模的古空区，古空区内有一定量的积水，加之井田岩层倾角较大，节理裂隙和断裂构造发育，雨季时大气降水向深部补给地下水，往往在短期内进入9号和11号煤层巷道和工作

4、面，给矿井生产带来影响。1.4矿坑充水因素分析本井田批准开采2号-11号煤层，其中5号煤层零星可采，9号和11号煤层全区稳定可采。6主要可采煤层中，5号煤层以顶板充水为主，因其顶底板均为泥岩（或砂质泥岩），充水方式以构造节理裂隙和断层破碎带导水为主。5号煤层大多位于浅部，地表水和大气降水补给周期短，不同时间段矿井充水规模变化大。由于均为历史上小煤窑开采，顶板大多已冒落，其积水形式以冒落物孔隙积水为主。井田东部、南部有大面积9号煤层采空区，受煤层形态和构造特征影响，东部和南部采空区积水可能分别对西部、北部井巷工程造成影响。井田东南部小煤窑古空区均位于浅部，且水平大多高于沟谷底部，接受

5、大气降水补给后，在较短的时间段内顺岩层面排向地表，故积水量较小。1.5井田内采空区积水情况井田内9、11号煤层有采空区。据调查，采空区内有积水、积气现象。因采空区密闭（或已关闭坍塌），无法进行采空区积水深度及积水量的观测，本次采用《煤矿安全手册》中老空区积水估算公式，对采空区积水进行估算。估算公式：井田内采空区积水量估算结果表见表1。经估算，井田内采空区积水面积约为2071894m2，积水总量约为567184.83m3。根据公式计算出各地段各煤层底板之奥灰突6水系数，并划分出带压开采区、岩溶水岩层正常块段突水性安全区和突水性危险区。由于井田大部分范围内11号煤层底板标高于奥陶系岩溶

6、裂隙水水位标高，仅2-1号钻孔以西11号煤层底板标高低于奥陶系岩溶水水位标高，属带压开采，故本次仅计算该地段9号和11号煤层的突水系数。突水系数计算结果见表2。从表2的计算可以看出，DK1号钻孔以西地段9号和11号煤层均属带压开采。9号煤层在杜家村南、FM1正断层以西部分属岩溶水岩层正常块段突水性安全区，11号煤层在杜家村南、煤层底板730m标高至FM1正断层属岩溶水岩层正常块段突水性安全区，FM1正断层以西属突水性危险区。1.7采空积水对矿井充水的影响井田内主要可采煤层包括9号煤层，全区稳定可采；11号煤层，全区稳定可采。9号煤层厚2.39m，顶板为石灰岩；9号煤层与11号煤层间

7、距平均为16.19m，两煤层间主要岩性为砂质泥岩和粉砂岩。最大冒落带高度按下式计算。煤层导水裂隙带最大高度按下式计算。计算得，9号煤层最大冒落高度9.56m；11号煤层最大冒落高度13.16m，小于其与9号煤层平均间距；9号煤层导水裂隙带最大高度为49.36m；11号煤层导水裂隙带最大高度为66.03m，大于其与9号煤层的间距，11号煤层开采后将影响9号煤层的正常开采。2防治水措施总结6随着矿山开采规模的不断扩大，采空区面积增加，势必对基岩的稳定性造成影响，引起地面裂