復(fù)合承壓煤層底板突水水源判別及 治理 措施

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1、2013年第6期中州煤炭總第210期復(fù)合承壓煤層底板突水水源判別及治理措施郭國(guó)強(qiáng)(中煤科工集團(tuán)西安研究院，陜西西安710054)摘要：針對(duì)開(kāi)采煤層受底板奧陶系灰?guī)r含水層和太原組灰?guī)r含水層高承壓水威脅，且工作面回采時(shí)發(fā)生煤層底板突水的情況，需準(zhǔn)確判別出突水致因。通過(guò)使用灰色關(guān)聯(lián)度法分析水質(zhì)關(guān)聯(lián)度，利用彈塑性理論計(jì)算了煤層采動(dòng)后底板最大破壞深度，分析了隔水層厚度及巖性組合。分析結(jié)果表明，煤層底板隔水層平均厚26m，且軟巖所占比例達(dá)62．18％，灰色關(guān)聯(lián)度分析突水水源接近太原組灰?guī)r水，底板最大破壞深度26．7m，距離煤壁22．4m，與實(shí)際突

2、水點(diǎn)吻合，判斷突水水源為太原組灰?guī)r水。對(duì)復(fù)合帶壓煤層提出了“一勘察、兩探測(cè)、三監(jiān)測(cè)、五治理”的防治水模式。關(guān)鍵詞：突水水源；關(guān)聯(lián)度；最大破壞深度；防治水；復(fù)合承壓中圖分類(lèi)號(hào)：TD754．2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：1003—0506(2013)06—0067—04礦井煤層底板突水給煤礦生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重危1礦井概況害。在煤層開(kāi)采過(guò)程中，許多煤礦由于地質(zhì)復(fù)雜受到多種水體的威脅，煤礦防治水是煤礦生產(chǎn)及科研1．1地質(zhì)條件中的一大技術(shù)難題。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，全國(guó)600處國(guó)有礦井位于山西柳林縣，開(kāi)采的二疊系山西組4重點(diǎn)煤礦中受水害威脅的礦井達(dá)285處，占號(hào)

3、煤層，煤層厚4m。井田構(gòu)造簡(jiǎn)單，地層為一向西47．5％，受水害威脅的儲(chǔ)量達(dá)250億t?。靳德武等傾斜的單斜構(gòu)造，傾角l0。。4號(hào)煤底板距離太原組人在礦井突水預(yù)警理論及系統(tǒng)研發(fā)方面進(jìn)行了深入灰?guī)r頂面為20～30m，巖性主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖、研究并獲得了非常有價(jià)值的成果。。但是在國(guó)內(nèi)砂巖；距離奧陶系灰?guī)r頂面110m，巖性主妥為砂推廣范圍有限，大多數(shù)礦井并沒(méi)有成熟的突水預(yù)警巖、薄層灰?guī)r、泥巖、砂質(zhì)泥巖、鋁土巖等(圖】)。系統(tǒng)。復(fù)合承壓即煤層底板隔水層承受多個(gè)高承壓地質(zhì)年代厚度巖性描述含水層壓，且具有突水可能性。系統(tǒng)組／m二下山60．o04(

4、4+5)號(hào)煤層頂板，巖性以厚層中綁砂呂梁礦區(qū)山西組煤炭資源開(kāi)采面臨的水文地質(zhì)巖為主。疊統(tǒng)西3．604+5號(hào)煤。條件復(fù)雜，煤層開(kāi)采標(biāo)高大多低于地下巖溶水水位。系組450煤層底板以砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，底部以．K砂巖為界，與太原組整合接觸。充水含水層既有富水性強(qiáng)的奧陶系灰?guī)r含水層，又24．0o中細(xì)粒砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖互層。有富水性不均勻的太原組灰?guī)r含水層，屬于復(fù)合帶4．80灰?guī)r、灰黑色泥灰?guī)r，裂隙發(fā)育。8．70中細(xì)粒砂巖、砂質(zhì)泥巖。壓開(kāi)采煤層。目前呂梁礦區(qū)普遍開(kāi)采山西組上組3-30灰?guī)r、灰黑色泥灰?guī)r，裂隙發(fā)育。煤，極少礦井開(kāi)采太原組下組煤

5、，對(duì)該地區(qū)帶壓開(kāi)采上太6．50中細(xì)粒砂巖、砂質(zhì)泥巖。原5．0oL2。3灰?guī)r、灰黑色泥灰?guī)r，夾薄層砂質(zhì)泥的深入研究工作少之又少，筆者以呂梁礦區(qū)某礦底石統(tǒng)3．6O巖。裂隙發(fā)育。組3．50細(xì)砂巖、砂質(zhì)泥巖。板突水為例，分析其突水水源、突水通道及突水形灰3．6OL-灰?guī)r、灰黑色泥灰?guī)r，裂隙發(fā)育，8號(hào)煤直接頂板。式，可為該地區(qū)其他礦井帶壓開(kāi)采時(shí)煤層底板的采3．258號(hào)煤。系2．5O泥巖、砂質(zhì)泥巖。動(dòng)破壞、水力破壞特征、突水水源判別及防治水技術(shù)3．739號(hào)煤。18．0o太原組主要含煤段，煤層底板為砂，泥措施提供參考。巖、砂質(zhì)泥巖互層，底部為K砂巖

6、中不28．0o灰?guī)r，泥巖、砂質(zhì)泥巖互層。統(tǒng)溪組2．o0鋁土巖及山西式鐵礦。奧巾蝰灰黃色角礫狀石灰?guī)r收稿日期：2013—04—27陶統(tǒng)蝰15O．oo質(zhì)白云巖，夾白云石灰?guī)r段泥系組。作者簡(jiǎn)介：郭國(guó)強(qiáng)(1979一)，男，陜西寶雞人，工程師，2002年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，現(xiàn)從事礦井水文地質(zhì)、礦井防治水方面的工作。圖1地層巖性示意·67·2013年第6期中州煤炭總第210期1．2水文地質(zhì)條件水，突水點(diǎn)附近巷道掘進(jìn)及回采時(shí)均未發(fā)現(xiàn)有斷層4號(hào)煤主要充水水源為頂板砂巖裂隙含水層存在。突水點(diǎn)標(biāo)高+466m，瞬時(shí)水量約90m／h，水、底板下太原組灰?guī)r含水

7、層水及奧陶系灰?guī)r含水水溫20oI=，呈乳白色，煤層底板出現(xiàn)數(shù)條寬3cm左層水。右的裂隙，手掌可塞人。回采160m后停采約1個(gè)井田奧灰?guī)r溶水屬于柳林泉域巖溶地下水系月，恢復(fù)生產(chǎn)后再次發(fā)生突水，突水點(diǎn)靠近煤壁，距統(tǒng)，礦井位于柳林泉域水文地質(zhì)單元西部，靠近泉域離斷層很近。突水發(fā)生后，因突水水源及突水通道西部邊界(奧陶系灰?guī)r埋深1000m作為泉域的西不清楚，礦井增加排水設(shè)備，暫?；夭伞＿吔?。柳林泉域位于呂梁復(fù)背斜的西翼，地層向3突水原因分析西逐漸傾伏。泉域北部及東部為碳酸鹽巖裸露區(qū)，接受大氣降水補(bǔ)給，泉域內(nèi)地表河床滲漏也是碳酸開(kāi)采煤層底板下

8、伏含水層主要有太原組灰?guī)r含鹽巖地下水的主要補(bǔ)給源。地下水主要由淺部順層水層和奧陶系灰?guī)r含水層。其中奧陶系灰?guī)r含水層自東向西徑流，在地層薄弱帶諸如斷層、裂隙帶等排水位標(biāo)高為+800m，太原組灰?guī)r含水層水位標(biāo)高為泄，或補(bǔ)給其