深部煤層底板太灰水疏降研究

姜濤++劉啟蒙

摘要：指出了隨著深部煤層的開采，其上覆水壓力會有所增加，而水壓越大，底板突水的可能性會越大。以楊莊煤礦Ⅳ1、Ⅳ2采區為例，在采區6煤底板灰巖水文地質特征研究的基礎上，系統地分析了該采區灰巖水的可疏降性，并對其效果進行了評價，從而保障Ⅳ1、Ⅳ2采區6煤的安全開采，為相似礦井太灰水疏降提供借鑒。

關鍵詞：楊莊煤礦；底板突水；水文地質條件；太灰水疏降

中圖分類號：TD82

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2017）10020102

1 研究區灰巖水文地質特征

1.1 太灰水文地質特征

Ⅳ1、Ⅳ2采區位于戴圩子向斜的核部，采區6煤底板太灰灰巖水的富水性在向斜兩翼具有較大的差異。根據礦井井下資料顯示，太灰灰巖水有如下特點。

（1）放水試驗期間，東南翼的水位回復明顯快于西北翼，表明太灰含水層的集中補給在東南翼。兩翼太灰水位長期保持在30m的水位差，說明在向斜軸部有類似“阻水帶”式的弱滲透區存在。

（2）1～4灰各分層本身水力聯系密切，但垂向上水力聯系存在差異。1～4灰含水層滲透性極不均勻，導水系數相差百倍。

（3）太灰含水層深部巖溶發育差的特點，此特點有利于深部開采的Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅲ63采區。

1.2 奧灰水文地質特征

Ⅳ1、Ⅳ2采區6煤底板奧灰水的主要有如下特點。

（1）奧灰在井田范圍內為埋藏型，在井田東部為裸露型。接受東部低山丘陵大氣降水補給，同時青龍斷裂形成另外的補給通道，徑流方向為東南翼向西北翼。

（2）含水空間以溶蝕裂隙為主，巖溶裂隙發育不均勻，一般隨著深度的增加巖溶裂隙發育逐漸減弱，巖溶發育下限為-400 m。

（3）根據井田內鉆孔抽水試驗：q=0.056～0.244 L/（s·m），K=2.52～5.98 m/d，富水性弱～中等，說明試驗區域奧灰巖溶裂隙發育較差，未形成富水性強的徑流通道。

1.3 太灰與奧灰之間的水力聯系

根據已有抽水資料及相關研究，Ⅳ1、Ⅳ2采區6煤底板奧灰與太灰的水力聯系表現在以下幾個方面。

（1）礦井東南翼為1～4灰隱伏露頭，該處發育一條青龍山逆掩斷層，造成奧灰與太灰對接。奧灰是太灰主要的補給來源，太灰接受奧灰補給的形式為垂向越流補給和側向補給。垂向越流補給通道為構造裂隙及斷裂構造，主要集中在井田東南翼；側向補給區域集中在東南邊界，補給通道為傾向斷層。

（2）在天然條件下，奧灰含水層對太灰含水層的補給雖穩定，但其強度有限，在大部分區域并未表現出奧灰與太灰具有明顯水力聯系。

2 研究區6煤底板灰巖疏降性研究

2.1 太灰含水層以往疏降性研究

根據以往工程實踐發現越靠近深部，灰巖富水性越弱，越易于疏降。只要放水孔參數合理、終孔位置恰當，在一定疏放水量拉動下，便可實現安全開采[1～3]。

針對灰巖富水不均一的特點，改變傳統的布孔方式，垂直NE向導水裂隙多打孔，打小角度孔。在查清礦井灰巖賦水規律的基礎上，按階梯疏降的設計思路，科學布孔。充分利用灰巖含水層垂向分帶性的特點，集中在淺部，深淺布置疏降孔，見圖1。利用現有的巷道系統，在戴圩孜向斜的淺部，Ⅲ63進風石門、Ⅳ1上山上部和NⅢ635放水巷施工放水孔3處；在-500軌道巷施工放水孔4處，在戴圩孜向斜的深部-750放水石門施工放水孔1處。

2.2 研究區灰巖含水層疏降后效果評價

疏降效果明顯，實現了預期目標。位于淺部Ⅲ63進風石門、Ⅳ1人行上山上部、NⅢ635放水巷和-500軌道巷放水孔，新增放水量780 m3/h，并打開前期施工的放水孔，現Ⅳ1、Ⅳ2采區合計放水能力1000 m3/h，累計放水300萬m3。NⅢ635工作面太灰水位降至-447 m以下，突水系數小于0.0074 MPa/m。Ⅳ2采區太灰水位降低186 m，水位降至-401 m，Ⅳ621首采工作面突水系數0.046 MPa/m，已具備安全開采的條件。

3 結論

分析了Ⅳ1、Ⅳ2采區6煤底板開采受到的灰巖水威脅，為實現6煤的安全開采，在分析底板太灰、奧灰水文地質特征及其水力聯系的基礎上，對底板灰巖水進行了疏降分析研究，主要取得以下結論。

（1）通過對太灰、奧灰水文地質特征的分析，太灰、奧灰在平面上具有分區性；垂向上具有分帶性，且具有各自的獨立性。

（2）對太灰含水層以往疏降性研究說明：根據富水性不均一的特點，選擇在垂直NE向導水裂隙多打孔，打小角度孔的方法，可有效的進行疏降。

（3）通過疏降，取得了預期目標，Ⅳ1、Ⅳ2采區6煤底板太灰水位均降低，且降至安全水頭值以下，通過疏降達到6煤安全開采的條件，疏降效果較為明顯。

參考文獻：

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