平顶山天安煤业股份有限公司朝川矿 河南 467522
一、概况
朝川矿区己16-17煤底板分布有石炭系薄层灰岩和寒武系灰岩，裂隙岩溶发育，富含岩溶承压水，矿井水文地质条件复杂，开采过程中时常发生突水事故。太原组二灰 (L2)分布较稳定，普遍发育，厚度6-8m,上距煤底板8.37m，是煤层底板直接充水层。寒武系灰岩是区域最赋水的强含水层，上距煤层底板60m，裂隙岩溶发育，赋水性强，补给较充沛，是煤层底板间接充水层。井田内断层发育，断层垂向导水使太原组簿层灰岩岩溶水与寒武系岩溶水有密切水力联系。己16-17煤底板隔水层厚度平均只有8.37m，底板因采动破坏或存在自然导水通道，难以承受岩溶水的水压，采掘生产深受岩溶水突水威胁。朝川矿一井建井以及生产过程中，曾多次发生以煤层底板岩溶水为水源的突水。自1999年至2008年底，共发生突水15次,其中14次突水其水源来自于煤层底板太原组薄层灰岩和寒武系灰岩岩溶水。朝川矿一井目前开采标高为-390水平，排水量主要来自-250水平东翼泄水巷和-390西翼泄水巷，水源主要为太灰和寒灰岩溶水。自2012年-390西翼开始泄水以来，二水平西翼岩溶水水位显著下降，水位从-287m降至2015年的-310m，一井二水平东翼为一个独立的水文地质单元，水位一直维持在-230.5m，东翼整个采区受底板岩溶水突水成为威胁，为矿井安全生产的直接隐患。
二、水文地质分区及特点
朝川矿一井东翼复杂区域范围是：西自张村井田20勘探线，东到朝川矿一井西翼（岩浆侵入岩墙），南到寒武系灰岩露头区，北至己16-17煤层底板-400m等高线。区内断裂构造非常发育，其中F3逆断层自西北向东南横贯整个朝川矿区，落差300m左右，F8正断层落差均300-500m，这些断层已被证实侧向导水，使张村井田西翼到朝川矿一井范围内的石炭系灰岩及寒武系灰岩具有统一水位，同属一个水文地质单元。
该水文地质单元主要水文地质特征总结如下：
（1）煤层底板石炭系灰岩和寒武系灰岩岩溶普遍发育，富水性强。
寒武系灰岩及石炭系灰岩岩溶发育，尤其是寒武系中上统白云岩与鲕状灰岩因厚度大，可溶性强，地表和地下岩溶较发育。地表岩溶以溶沟、溶槽及溶蚀裂隙为主，冲沟及河谷两岸零星分布有较大溶洞。地下岩溶以蜂窝状溶孔、溶蚀裂隙为主，少量钻孔见有溶洞。如13-93孔在深652.33m、标高-415.21m处揭露过高4.13m溶洞。煤炭部129队张村井田补充水文地质勘探时，16个钻孔揭露穿见该层，其中10个孔钻进过程中发生漏水，2个孔遇见较大溶洞。朝川水库修建溢洪道时，曾经揭露过2-4m、体积数十立方米的溶洞，钻孔中也揭露过高19m的溶洞。岩溶发育具有如下规律：①岩性较纯的中寒武统鲕状灰岩和上寒武统白云岩岩溶发育；②灰岩裸露区岩溶较埋藏区发育；③断裂带附近岩溶发育；④岩溶发育具有垂直分带性，随埋藏深度增加岩溶发育程度逐渐减弱。
（2）大中断层是岩溶水的富集带带，也是控制岩溶水运动的主要通道。
1980年12月9日一井一水平东翼运输大巷从己16-17煤层顶板砂岩中掘进过程中，揭露落差28m的82F1断层，揭露石炭系灰岩含水层，造成突水。突水量314m3/h,最大达到943m3/h，水压0.5Mpa。
（3）张村井田西翼到朝川矿一井岩溶水水位有统一的渗流场，受矿井疏放岩溶水或突水的影响，自张村矿到朝川矿一井和三井，岩溶水水位同步下降。
一井分水平泄水工程泄水后，一井、三井和张村矿灰岩水位都出现了下降。这些事实说明，一井西翼、三井、张村矿东翼同属一个水文地质单元，岩溶水具有统一的渗流场，水力联系密切。
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三、二水平东翼水文地质复杂区域情况分析
二水平东翼充水层和隔水层：
（1）石炭系灰岩岩溶含水层：己16-17煤层底板直接充水含水层为太原组上段灰岩，本段灰岩由二灰、三灰、四灰和五灰等四层灰岩组成。其中二灰为庚20煤的直接顶板，富存稳定，岩性以燧石灰岩为主，平均厚度7.0m。二灰顶部距己16-17煤层之间隔水层富存不稳定，厚度变化较大，平均厚度9.52m，极值厚度9.0～11.0m，隔水层岩性为粉砂岩、砂质泥岩、泥岩，抗拉强度15～29kg/cm2。因其厚度变化大，岩石力学性质差而不能成为良好的隔水层。
（2）寒武系灰岩岩溶含水层：裂隙发育,属强含水层，是己16-17煤层底板间接充水含水层，距己16-17煤层底板约50m左右。该含水层构成己16-17煤层基底，上距己16-17煤层底板50m,是己16-17煤层底板间接充水层。由于断层发育并垂向导水，与石炭系薄层灰岩有密切水力联系，不仅是太原组灰岩含水层的主要补给来源，而且是矿井底板水的主要充水源。
（3）顶板砂岩直接充水含水层：己16-17煤顶板分布有大占砂岩（k1）和砂锅窑砂岩(k2)，厚度10.56～67.66m，平均厚度为34.6m。裂隙发育微弱且多被充填，富水性弱，是顶板直接充水含水层。根据多年开采实践证实，砂岩裂隙水虽对生产有影响，但不构成威胁。
四、-250水平以下东翼防治水工作
-250水平以下截止2018年10月一井东翼共安全开采己16-17-21090工作面、己16-17-21110工作面，现己16-17-21130工作面已开始正常回采。
上述工作面在开采前均对机、风巷底板和采面内部进行了瞬变电磁勘探，并对物探异常区进行了钻探验证。
区域采取措施。
2008年3月23日采用直流电法和瞬变电磁两种物探手段对21090机巷进行超前物探，勘探结果与2003年郑州物探队地面瞬变电磁勘探结果基本一致，探测工作面中部及后部各有一个相对低阻异常区，根据实际揭露工作面中部异常区长达196m。而太原组灰岩岩溶承压水水位截止2014年12月水位在-230.5m，工作面机巷最低点承受底板灰岩水压0.65Mpa，为保证安全，地测科组织物探人员对工作面机、风巷及-300东翼泄水巷进行了井下瞬变电磁物探。
五、结论
依据以上资料分析，二水平东翼采区以浅及以深两水文地质单元存在水力联系，二水平东翼采区已深属“有压无量”状态，二水平东翼采区以浅区域涌水主要从-250东翼泄水巷探放水孔涌出，与深部采区的水力联系被己16-17-21070工作面底板注浆加固工程形成隔水墙阻断。现-250水平东翼泄水巷涌水量为400m3/h+，而在-250水平以下施工-300东翼泄水巷，-350东翼泄水巷及己16-17-21130机巷工作面和针对物探赋水异常施工的钻探工程，均涌水量有限，且水位在稳定下降，现水位在-310m,防治水工作有较大改观。朝川矿一井东翼综合防治水技术研究于实施，分析了朝川矿一井二水平东翼采区同一水文地质单元内不同赋水情况的水文地质因素，提出了在朝川矿一井在同一水文地质单元内隔断水里联系，分区域、采用不同方案治理底板承压水的思想。对解决我矿在复杂水文地质条件下开展防治水工作具有重大意义。通过本项目的实施，极大的降低了二水平东翼采区的防治水工作难度，为解放二水平东翼采区受承压水威胁区域煤炭资源提供了极大便利条件，不但给朝川矿带来很大的社会和技术、经济效益，而且有效的降低二水平东翼采区防治水灾害发生的几率，保证我矿安全生产长治久安。
参考文献：
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[2] 姜玉海;新义煤矿矿井充水因素分析及防治水措施[J];中州煤炭;2009年01期
[3]苏凤芝;新兴矿矿井水文地质条件和防治水措施的研究[J];江西煤炭科技;2011年01期
论文作者:陈卫国
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/4
标签：岩溶论文; 底板论文; 水文地质论文; 煤层论文; 含水层论文; 水平论文; 水层论文; 《防护工程》2018年第35期论文;