楊河井田32071工作面底板阻滲性評價

肖帥軍

摘 要：楊河井田32071工作面作為三二采區最南部的工作面，回采期間將受浮山寨斷層影響，建立模型對其二1煤層完整和有構造底板阻滲性進行量化評價，得到底板阻滲性與實際水壓對比危險性的分布規律，能為底板水防治提供有效的參考依據。

關鍵詞：底板；阻滲性；評價

楊河井田32051工作面靠近浮山寨斷層附近，分別在2005年和2011年發生了兩次奧灰突水事故，造成了重大的經濟損失。32071工作面與32051工作面緊鄰，處于32051工作面以南，地質條件類似，更接近浮山寨斷層。因此，有必要研究32071工作面二1煤底板阻滲性能，評價其安全帶壓開采的可行性。

1 評價模型的建立

建立巖體的抗滲強度Pm作為斷層帶巖體的實際阻滲能力評價參數[1-5]，單位為MPa，具體表達為：

其中，hi為第i層段巖層厚度（m）；P0i為i層段的單位厚度所具有的抗滲強度（MPa/m）。

根據巖層結構類型或裂隙發育程度對平均抗滲強度P0i量化賦值[6-8]：

式中，Pwi為i分層最大導滲水壓力（MPa）；λi為i分層側壓力系數；γ為i分層覆巖的平均重度（kN/m3）；Hi為i分層覆巖厚度（m）；Mi為i分層厚度（m）；αi為折減系數。

根據32051突水資料，確定二1煤底板對應的平均阻滲強度推薦值，如表1所示。

2 斷層帶阻滲條件

（1）浮山寨斷層。

根據4906鉆孔被浮山寨斷層切穿情況，建立如圖1所示的浮山寨斷層阻滲性計算模型圖。

根據阻滲性計算模型，浮山寨斷層抗滲強度為：

與實際奧灰水水壓相比，該抗滲強度較小，不足以抵消下伏奧灰水的水壓，是底板阻滲的薄弱地段，潛在突水危險性大。

（2）F32支斷層。

在32071工作面內，根據采巷揭露情況共發現F32支斷層6條，這些斷層均為高角度的正斷層，其中對開采有影響的有四條，分別為F32-8、F32-9、F32-10、F32-13支斷層。綜合考慮斷層帶和采動破壞帶的阻滲強度，建立如圖2所示的斷層阻滲性計算模型。

根據阻滲性計算模型，F32支斷層的抗滲強度計算公式為：

其中h2為斷層部位底板采動破壞帶厚度（m）；為采動破壞帶阻滲強度（MPa/m）；L為斷層帶有效阻滲段斜長（m）；為斷層破碎帶阻滲強度（MPa/m）。

根據上式計算得F32各支斷層阻滲強度如表2所示。

3 二1煤底板阻滲性評價

由表2可知，斷層破碎帶的抗滲強度主要取決于沿斷層帶有效阻滲段的長度。

（1）斷層擾動帶是底板阻滲的薄弱部位。正常結構條件下，二1煤底板對O2灰的抗滲強度在5.6～9.17MPa之間，與其相比32071工作面內F32支斷層對O2灰水的抗滲強度只有3.71～4.45MPa，較正常底板條件下小1.9～4.42MPa，斷層的存在，大大降低了底板的阻滲能力，是底板阻滲性的薄弱點。

（2）斷層破碎帶為突水危險區域。與32071工作面二1煤底板O2灰水壓相比，F32-8、F32-9、F32-10處底板抗滲強度與實際水壓相當，處于臨界狀態，F32-13處斷層破碎帶抗滲強度明顯低于底板實際水壓，突水危險性大，在32071工作面和臨界32051工作面開采中，均出現過沿斷層破碎帶的出水事故，說明斷層帶為底板突水的潛在危險區域。

4 結論

F32-10、F32-13及浮山寨斷層處底板抗滲強度分別為4.39MPa、3.71MPa和2.80MPa，表現出越靠近浮山寨斷層，抗滲強度越小、阻滲能力越弱的特點，這與正常結構條件下，根據32071工作面鉆孔處得出的底板阻滲性特點變化規律一致，特別是在浮山寨斷層時，該斷層和4906鉆孔點的抗滲強度只有2.80MPa，遠低于底板的實際水壓，因此浮山寨斷層是影響32071工作面的安全回采的主要因素。

參考文獻

[1]張蕊.帶壓開采底板構造裂隙帶活化導滲機制[D].中國礦業大學，2014.

[2]王忠昶.礦井底板巖層阻水性能的研究[D].山東科技大學，2003.

（作者單位：鄭煤集團楊河煤業有限公司）