保德煤矿奥灰水防治技术研究

杨晓东

（神华神东煤炭集团有限公司 保德煤矿，山西 保德 036600）

保德煤矿奥灰水防治技术研究

杨晓东

（神华神东煤炭集团有限公司 保德煤矿，山西 保德 036600）

保德煤矿在收集分析其水文地质资料基础上，结合近几年的补充勘探，分析了保德煤矿11号煤层开采的水文地质条件，研究了矿井充水因素、奥灰质特征、底板突水机理和预测方式；得出了保德煤矿防治奥灰水的重点是治理导水通道，并对矿井防治水措施提出了建议。

奥灰水；防治水；带压开采；导水通道

1 井田奥灰含水层相对富水特征

利用保德煤矿现有的水文地质资料，从岩层的岩性、厚度和含水空间的发育情况、水位、水质、水的补径排等条件，对井田内奥灰岩含水层的水文地质特征进行研究，结合近期物探成果进行分析，基本上圈定了奥灰岩含水层的富水异常区，它的主要特征如下：（1）本井田区域内岩溶发育，以小型溶洞、溶孔、溶隙为主。溶孔和溶隙较发育，但是分布很不均一。上马家沟组的岩溶裂隙相对较发育，且发育有小的溶洞、溶隙、溶孔。总体富水性为中等。（2）圈定了保德整个井田的奥灰水化学分区，并查明了奥灰水的径流特征：以岩溶泉水的形式从东部、南部、东北部方向，朝天桥泉的方向进行排泄；并在天桥泉群的南部，奥灰岩含水层渐渐进入到深部区，水力坡度逐渐变缓。奥灰水处于相对较封闭的状态，长期滞流且接受补给条件较差。（3）对奥灰岩水位和动态情况分析，发现保德井田内奥灰岩的水位总体上是以放2、水井2孔、以及沿朱家川河为中心，向东北及东南呈逐渐升高的趋势。（4）利用相关物探资料，圈出了保德井田内相对的富水异常区域，结合煤系的砂岩含水层到奥灰岩含水层各层间的水力联系，可确定保德井田内的奥灰岩含水层的富水性在垂向和平面上的差异均较大。因此总体上奥灰岩峰组的富水性相对较弱，属于弱含水层；马家沟组富水性为中等。

2 井田天然导水通道特征

（1）根据研究井田奥灰岩富水性时绘制的“保德煤矿富水异常区图”和各个含水层的不通层段间的垂直方向的水力联系，圈定了奥灰岩顶界面上下可能潜存的天然导水通道位置，并进行了分类。把圈定的井田天然导水通道初步分成三种类型：Ⅰ型同时穿透了11号煤层底板及奥灰岩的顶界面；Ⅱ型穿透了奥灰岩顶界面，但是未及11号煤层底板；Ⅲ型位于奥灰岩顶界面以下，但没导通奥灰岩的顶界。三种类型的导水通道，在保德井田范围内都分布较广，而且范围大小不一。Ⅰ型天然导水通道对11号煤层的开采，可能造成直接的威胁最大；Ⅱ型天然导水通道穿透奥灰岩顶界面、而且与11号煤层底板还存在一定的距离，对11号煤层采掘同样存在较大潜在威胁；Ⅲ型天然导水通道威胁最小。Ⅰ型和Ⅱ型天然导水通道常常伴生分布，这些位置特要加强勘探、测量、防范。

（2）保德井田内11号煤层底板的隔水层厚度很不均匀，钻孔揭露出的厚度约45m～117m，区间变化较大。11号煤层底板的隔水层主要以泥质砂岩、泥岩、砂质泥岩为主，占隔水层总厚度的30%～75%，且与细砂岩、粉砂岩、粗砂岩、中砂岩互层，对阻水非常有利。但是底板隔水层的岩性在倾斜方向和走向上均存在着相变，岩性的组合方式和各岩性所占比例也有局部改变，其中，纯泥岩的厚度偏小，强度偏低；砂岩的强度偏高，容易产生脆裂，进而降低了其隔水层的隔水性能。

（3）11号煤底板的奥灰突水系数，总体由东南向西北方向逐渐变大，最大为观4孔，近0.09m P a/m，处于0.06m P a/m～0.1m P a/m之间，为较危险区；最小值为C K 2，突水系数0.0086m P a/m<0.06m P a/m，属安全区。井田内安全区大致分布在S K 29-S K 34-S K 26-S K 12孔连线以东，连线以西为较危险区。井田内无极危险区和危险区。

3 保德煤矿煤层奥灰水分析

（1）保德煤矿井田面积55.9077km2，不同区段的水文地质条件存在差异，主采煤层8号煤层和11号煤层充水水源和充水方式各不相同。经过多期勘探，矿井充水因素、充水条件等情况已经基本查明。

（2）11号煤层开采的防治水对象是奥灰水，总体富水性中等，水位最高+864m左右，底板奥灰含水层水压0.86m P a～5.23m P a，根据突水系数评价，11号煤层在+550m水平以下受奥灰水威胁较大。

（3）保德煤矿井田内分布着规模不一的导水通道，鉴于本区有适合岩溶发育的条件，推断岩溶陷落柱是可能存在的。井田内虽无大的断裂构造，但若11号煤层底板发育有小的断层或裂隙，很可能成为奥灰水上涌的通道，随着采掘活动的进行可能与奥灰含水层沟通造成突水。

（4）11号煤层底板隔水层，由砂岩、粉砂岩、泥岩、薄层灰岩组成，虽然岩石强度差别较大，但是软硬相间，而且隔水层最下部的铝质泥岩具有遇水膨胀特点，能阻隔奥灰水上侵，对阻隔突水具有很好的作用。

（5）奥灰含水层有峰峰组和马家沟组。峰峰组厚度100m左右，总体富水性较弱；根据物探资料，仅在井田局部区域具有较强富水性。马家沟组总体富水性较好，但由于峰峰组的阻隔，单纯马家沟组对矿井充水不会产生直接影响，这对矿井防治水有利。

（6）根据上述分析，提出保德煤矿奥灰水防治的总方针：“带压开采、探采结合、综合防治、以防为主”。“带压开采”是要实践的技术路线。“探采结合、综合防治”是指实施防治水的工作要加强探测工作，尤对导水通道的探查需要，边探边掘，边探边采，综合治理。“以防为主”是将增强矿井排水系统、强化探测试验、跟踪预测预报、严格规章制度放在先导地位。

4 防治建议

（1）正常条件下，11号煤层是可实现安全带压开采的，防治水的重点在于探查、评价、治理垂向隐伏导水构造，增强矿井的排水系统，并配备足够的防排水能力，以防止灾害性突水。

（2）随矿井的生产进程，加强井下探查工作，坚持“有疑必探、先探后掘，先治后采”的原则。掘进巷道过程中加强超前探查；工作面回采过程中坚持探查、治理相结合，严禁盲目掘进开采。掘进和回采之前及过程中，对之前圈定的导水通道及异常区必须加强探测。

（3）根据综合分析，对确定的突水危险区，要用突水监测系统，对可能发生的突水情况进行监测和预测预报。建立超前探测自动观测系统，经常探查底板隐伏的构造、小型断裂、裂隙等因素。

（4）通过采前原位地应力普查和采动地应力测试，掌握采前应力场特征及采动过程中地应力场变化特征，确定采动对底板扰动破坏的深度，并对回采过程中可能发生的突水进行预测。

（5）根据区域地质、水文地质资料分析，保德煤矿井田范围内岩溶陷落柱不发育，虽然目前采掘暂时未发现，但井田内仍有可能存在陷落柱。因此，矿井应该随着采煤和掘进的推进，在未来回采区域依要加强对陷落柱观测和更深入的研究。

Ordovician Limestone Water Prevention and Control in Baodemine

YANG Xiao-dong
(Baode Mine, Shenhua Shendong Coal Group, Baode Shanxi 036600)

On the basis of hydro- geological data in Baode mine, the paper studies hydro- geologicalcondition, water filling factors, Ordovician limestone features, and floor strata water- inrush mechanism andpredication for seam 11 mining. At last, some suggestions are proposed for the water prevention and control.

Ordovician limestone water; water prevention and control; mining under pressure;water- conducting channel

T D 745

A

2012-08-20

杨晓东（1981—），男，辽宁开原人，大学本科，工程师，从事煤矿生产技术研究与管理工作。

徐树文