滕南礦區(qū)下組煤充水性因素分析

摘 要：礦井充水威脅在礦井建設(shè)以及生產(chǎn)過(guò)程中至關(guān)重要，它直接關(guān)系到煤礦的安全生產(chǎn)。文章從充水水源以及充水通道兩方面，對(duì)充水性因素進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：充水性因素；充水水源；充水通道

近年來(lái)，煤炭開(kāi)采技術(shù)得到了高效快速發(fā)展，安全工作業(yè)取得了十足的進(jìn)步，但由于產(chǎn)出量加大，投入不協(xié)調(diào)，人員素質(zhì)提升不及時(shí)，煤礦透水事故時(shí)有發(fā)生，對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)了巨大影響[1]，文章對(duì)充水性因素進(jìn)行分析。

1 礦區(qū)概況

滕縣煤田滕南礦區(qū)位于山東省南部棗莊市、濟(jì)寧市及江蘇沛縣境內(nèi)，屬于季風(fēng)型大陸氣候。滕南礦區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，地勢(shì)東北高，西南低，區(qū)內(nèi)的中部偏西位置。滕南礦區(qū)山東省境內(nèi)的19對(duì)礦井中，富安煤礦、歡城煤礦、泉上煤礦、郭莊煤礦、三河口生建煤礦五個(gè)煤礦進(jìn)行了下組煤開(kāi)采，其他14個(gè)煤礦目前僅開(kāi)采山西組3煤層。

2 充水因素分析

2.1 充水水源

2.1.1 大氣降水及地表水

礦區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件及抽水試驗(yàn)研究說(shuō)明，由于第四系中組隔水層的存在，地表水、大氣降水與下伏各基巖含水層無(wú)直接水力聯(lián)系，因而對(duì)煤層開(kāi)采也無(wú)直接影響。但是在張雙樓、孔莊、金源、徐莊、姚橋等井田的水力單元分區(qū)中，大氣降水對(duì)其井田內(nèi)各含水層有垂直補(bǔ)給，可能存在第四系的越流補(bǔ)給區(qū)域。

2.1.2 地下含水層

三灰厚度為2.40-10.27m，平均7.45m。是井田內(nèi)煤系地層中富水性較強(qiáng)的含水層，屬溶洞裂隙承壓水，一般在主要斷層帶附近及淺部露頭附近富水性強(qiáng)，深部富水性相對(duì)減弱。據(jù)鉆探資料統(tǒng)計(jì)，12下煤層頂部距三灰45.67-55.98m，平均50.70m，開(kāi)采12下煤時(shí)影響不到三灰含水層，但據(jù)富安煤礦及泉上煤礦實(shí)際開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)采12下煤層將會(huì)受到三灰水影響。

十下灰厚2.15-9.40m，平均5.04m，為16煤層直接頂板，有裂隙發(fā)育地段含水，無(wú)隱伏露頭，補(bǔ)給條件差，以靜儲(chǔ)量為主，隨著礦井開(kāi)采，十下灰水位已降至-200m左右。根據(jù)泉上煤礦實(shí)際開(kāi)采情況，部分巷道頂板有淋滴水現(xiàn)象，但很快會(huì)被疏干，正常情況下對(duì)開(kāi)采16煤層無(wú)太大影響。

十四灰厚5.20-14.2m，平均9.07m，在滕南礦區(qū)的分布，中部較厚，四周稍薄，顏色為乳白色至灰色，結(jié)構(gòu)致密，局部有裂隙，常含有粘土質(zhì)及粒狀黃鐵礦集合體，層位較穩(wěn)定，廣布全區(qū)。從礦井抽水鉆孔單位涌水量資料分析，十四灰的富水性為弱到中等。十四灰為開(kāi)采下組煤該層距奧灰系石灰?guī)r平均18m，在斷層及裂隙發(fā)育地段，間距更小，甚至可能會(huì)出現(xiàn)對(duì)接，從而使兩者水力聯(lián)系密切，或成為統(tǒng)一的含水層。因此，不能輕視十四灰對(duì)礦井生產(chǎn)的影響。

煤系地層基地的奧陶系灰?guī)r厚度大，充水空間發(fā)育，富水性強(qiáng)，上距17煤底板50.50m，在奧灰水水頭壓力大的地段，開(kāi)采16、17煤會(huì)受到奧灰底鼓水的威脅。由于奧灰水位逐漸下降，以及17煤下伏本溪組隔水層的存在，在正常地質(zhì)條件下不會(huì)受到奧灰底鼓水的影響。

2.1.3 老空水

16煤層上距12下煤層平均為56.6m，按照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開(kāi)采規(guī)程》中關(guān)于導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育公式計(jì)算，12煤層老空水對(duì)16煤層開(kāi)采無(wú)影響，但注意導(dǎo)水小斷層、陷落柱、封閉不良鉆孔等影響因素，導(dǎo)通12下煤層采空區(qū)老空水；17煤層上距16煤層2.95m-29.73m，平均9.92m，煤層厚度0.17-1.8m，平均0.56m。按照三下采煤規(guī)程，16煤層老空水對(duì)17煤層開(kāi)采有影響，開(kāi)采17煤層前需要對(duì)其上方的16煤層老空水進(jìn)行探放，提前做好防治水措施。

2.2 充水通道

2.2.1 封閉不良鉆孔對(duì)礦床充水的影響

未封或封閉不好的鉆孔，可成為含水層間水力聯(lián)系的通道，各含水層可直接通過(guò)這些鉆孔發(fā)生水力聯(lián)系；封閉質(zhì)量不好的鉆孔在自然狀態(tài)下可能不導(dǎo)水，但由于采動(dòng)和礦井排水的影響，有可能使封閉不良鉆孔受擾動(dòng)而成為導(dǎo)水通道。

2.2.2 斷層、陷落柱對(duì)礦床充水的影響

（1）斷層導(dǎo)水性分析

滕南礦區(qū)內(nèi)大、中型斷層較發(fā)育。根據(jù)礦區(qū)內(nèi)各礦井多年開(kāi)采實(shí)踐，一般在見(jiàn)斷層而不遇含水層的情況下，不發(fā)生斷層帶涌水。盡管斷層在原始狀態(tài)下可能不導(dǎo)水，但煤層的開(kāi)采會(huì)破壞原始地應(yīng)力的平衡，會(huì)引起斷層的重新活動(dòng)，使原本不導(dǎo)水或?qū)^弱的斷層成為導(dǎo)水性較好的斷層。特別是奧陶紀(jì)石灰?guī)r含水層與煤系地層的含水層對(duì)口接觸，應(yīng)留足斷層防水煤柱，以確保礦井安全生產(chǎn)。

滕南礦區(qū)在生產(chǎn)過(guò)程中有些礦井揭露巖溶陷落柱，其具體情況為：泉上煤礦已揭露陷落柱4個(gè)，柴里煤礦已揭露陷落柱6個(gè)，高莊煤礦已揭露陷落柱2個(gè)。由于陷落柱內(nèi)巖石破碎，具有相對(duì)較好的滲透性，是奧灰水向上運(yùn)動(dòng)的良好通道，它可溝通開(kāi)采煤層與奧灰含水層的水力聯(lián)系，當(dāng)井巷揭露陷落柱時(shí)易引起奧灰水進(jìn)入采場(chǎng)，使礦井涌水量猛增，尤其是在開(kāi)采下組煤的過(guò)程中，嚴(yán)重時(shí)可造成淹井事故。因此今后應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)巖溶陷落柱的探測(cè)工作，采取必要的防范措施，確保礦井生產(chǎn)安全。

（2）導(dǎo)水陷落柱

目前滕南礦區(qū)多數(shù)礦井主采3煤層，大部分陷落柱為開(kāi)采3煤層時(shí)揭露發(fā)現(xiàn)。目前泉上煤礦已揭露陷落柱4個(gè)，柴里煤礦已揭露陷落柱6個(gè)，曹莊2個(gè)，高莊煤礦已揭露陷落柱2個(gè)。大屯礦區(qū)的徐莊、孔莊、姚橋煤礦均大量揭露巖溶陷落柱。根據(jù)收集的巖溶陷落柱資料分析，滕南礦區(qū)山東境內(nèi)巖溶陷落柱主要發(fā)育在沿田崗斷層?xùn)|側(cè)，劉仙莊斷層西側(cè)；而大屯礦區(qū)巖溶陷落柱主要發(fā)育在煤系地層隱伏露頭斷裂構(gòu)造密集地帶；巖溶陷落柱均發(fā)育在礦井的淺部，且是斷裂構(gòu)造密集地帶，特別是大型斷裂構(gòu)造的結(jié)匯處。因此對(duì)巖溶陷落柱水害防治需要進(jìn)一步做專項(xiàng)研究。

2.2.3 采動(dòng)裂隙

（1）頂板導(dǎo)水裂隙帶

根據(jù)采空區(qū)上方的巖層變形和破壞程度不同，可將煤層上方巖層劃分為垮落帶、導(dǎo)水裂隙帶和彎曲沉降帶。采動(dòng)裂隙指垮落帶和導(dǎo)水裂隙帶，一般稱為“兩帶”高度。因此“兩帶”高度所波及的范圍將是地下水的充水通道。

（2）底板裂隙

根據(jù)下四帶理論，開(kāi)采煤層底板自上而下劃分為四個(gè)層帶：礦壓破壞帶（h1）、新增損傷帶（h2）、原始損傷帶（h3）、原始導(dǎo)高帶（h4），原始損傷帶、原始導(dǎo)高帶均為隔水巖層組原始存在的裂隙，原始損傷帶不能抵抗下伏含水層水壓時(shí)，將造成底板突水。

參考文獻(xiàn)

[1]郭衛(wèi).雪坪煤礦充水性因素分析[J].科技視界，2015，23：274.