研究煤層厚度變化的地質成因

李奎水

摘 要：離層水害是一種罕見的危害性，其危害十分嚴重。在煤礦開采過程中，要根據煤礦的實際情況，對煤礦頂板離層水害產生的原因進行分析，并且要依據分析結果，制定相應防治方法，確保類似條件面開采的合理性與安全性。

關鍵詞：煤礦頂板；水害成因；防治方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.080

長城三號井田屬內蒙古自治區鄂爾多斯上海廟煤田西部芒哈圖勘查區；井田位于內蒙古自治區鄂托克前旗西約56km處，西南距銀川市40km，距離新上海廟鎮23km。煤礦在開采過程中面臨許多災害，頂板離層水害是其中較為嚴重的一種，因此加強對離層水害的分析。

1 水害的形成原因

1.1 相鄰礦區地質水文特征因素

長城一號：2007年12月投產，斜井開拓方式。已開采3煤、9煤，采用綜采采煤工藝，全部跨落法頂板管理，2008～2012年礦井統計涌水量最大435m3/h，最小109m3/h，年平均132～215 m3/h。

長城二號：2008年1月由新汶礦業集團收購接管，采用斜井開拓，在建井過程中遇水較大，井筒施工工期拖延一年半。礦井于2009年10月礦井建成并試生產。開采山西組1、3、5煤層和太原組9煤層。礦井生產主要充水含水層為山西組和太原組煤層頂底板砂巖，以靜儲存量為主。礦井合計涌水量最大350m3/h，最小230m3/h，正常情況下涌水量在240～250m3/h之間，主要水害有新近系礫巖水、煤層頂板砂巖水及老空積水。對分析臨近礦井用水量的具體來源進行分析，在對該礦井進行開采后，采空區積水及煤層頂板含水層含水。

1.2 地層及構造因素

（1）層狀裂隙充水。礦區的巖石成巖初期，成巖時間段，巖石上會出現一定的裂隙，并且形成的層狀將會存在于不同巖性的改變中，這將會為存儲地下水提供便利的條件。通過觀測可以發現裂隙的發育在實際中會呈現出不均勻的特性，并且不同地段的涌水量和透水性也會存在一定差異，通過巷道對含水層進行接露時，會存在較大的涌水量[1]。

（2）構造裂隙充水。構造裂隙包括斷層破碎帶、巖層褶皺、節理裂隙等多種，這些裂隙都是富集帶的導水通道。因此，構造裂隙帶充水對礦床開采和井巷工程常造成一定威脅。

長城三號井田整體形態為向東傾斜的單斜構造，西高東低，地層傾角變化不大， 雙井梁逆斷層以西約為5～24?，雙井梁逆斷層以東約為5～19?。區內存在4個背斜和3條區域斷層，其中雙井梁逆斷層、架子梁逆斷層和西部的黑梁逆斷層把全區分割成疊瓦狀的三片區域，斷層東盤上升。受區內構造運動時場應力的牽引作用，在各條逆斷層附近形成局部的背斜構造。

（3）開采造成的裂隙充水。由于煤層開采后將引起上方巖層冒落所形成的冒落帶及導水裂隙帶，一旦延伸到上部含水層或剝蝕面時，將使各含水層間發生水力聯系[2]。特別是上部煤層開采后，必然導致礦區原有地下水流場發生改變而形成新的開采條件下的地下水流場。因此，各煤層在開采時產生的裂隙通道是礦床充水的主要因素。

經對5煤和9煤開采后頂板冒落帶及導水裂隙帶高度計算，5、9煤層導水裂隙帶（包括冒落帶）最大高度遠小于上覆基巖厚度，5煤層導水裂隙帶最大高度僅切入到石盒子組底部，故5煤層充水以山西組砂巖裂隙水為主，石盒子組砂巖裂隙含水層次之。9煤層導水裂隙帶最大高度切入到山西組上部，其充水主要為太原組、山西組砂巖裂隙含水層，上覆石盒子組、新近系及第四系含水層對9煤層充水影響較小。但由于本井田東部、西部各發育一條較大的斷層，并伴生有次一級的小斷層，因此容易引發頂板離層水害。

2 頂板離層水害的防治措施

頂板離層水害對煤礦的安全開采會造成較為嚴重的影響，在具體開采過程中，要想確保開采的合理性，就必要做好對頂板離層水害的防治，在具體防治過程中，應當從以下幾個方面入手：

（1）在現有井檢孔成果與勘探資料的基礎上，針對礦井水文的地質情況進行進一步的分析與探討，對各個含水層的水文進行詳細檢查， 獲取可靠的數據支持，同時還要查明單位涌水量等各項基本地質參數內容。對于礦區內，條件模糊的區域，應當依據具體情況，做好相應的水文地質補充勘探設計。

（2）嚴格的依據《煤礦防治水規定》中的具體要求，構建防治基礎臺帳，并且要依據具體情況做好相應的完善工作，同時，要仔細整理、收集信息，利用計算機數據庫對收集到的信息進行管理，并且要對收集到的信息進行長期保存，以便日后使用。

（3）建井期間內，對與礦井相關的水文地質資料進行詳細的收集、整理、分析，從而為建井后，移交生產，提供相應的基礎資料，實現水害的合理防治。同時，還應當構建健全的水害防治崗位責任制、水害預測預報等制度，實現對水害的全面防治，降低水害的發生的發生幾率[3]。

（4）礦井要依據水害的實際情況，配備專業的治水技術人員，在工作開展期間，要配備放水設備，構建專門探防水作業隊伍，確保治水工作的順利進行。此外，在井巷工程進入到二期工程前，需要針對工程的具體情況，構建與工程相符的永久排水設施，并且要合理的將其投入到生產使用中，要確保其完好性，同時要具有良好的排水能力，確保其性能足夠優秀。

（5）建設礦井過程中，各個單項工程在具體作業中都要具有明確、符合工程的防治水措施，并且要組織作業人員學習。

（6）井下作業過程中，要技術隊施工范圍內封閉鉆口進行檢查，如果在檢查過程中，發現封閉質量存在問題，為了避免安全事故的發生，應重新封孔。在掘進過程中，在工作要配備探放水設備，設備的數量和性能需要滿足施工需求。

（7）礦井在實際生產中必須堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，采取綜合防治水措施，防止水害事故的發生。

3 結束語

頂板離層水害雖然是一種罕見的水害形式，但是由于其具有危害大、發生突然等特點，因此必須加強對其的分析與探討。針對頂板離層水害的成因進行分析，綜合制定防治措施。

參考文獻：

[1]王經明，喻道慧.煤層頂板次生離層水害成因的模擬研究[J]. 巖土工程學報，2010（02）：231-236.endprint