豫西陕县矿区灰岩断层突水研究

刘鹏程++林刘军

摘要：针对豫西陕县煤矿发生的断层突水问题，通过对井田断层发育规律及断层突水机理进行分析研究，总结出该矿区断层突水的规律，并根据研究结果提出矿区断层突水防治措施，对于矿井安全生产具有一定的指导意义。

关键词：断层 突水研究 奥灰水 太灰水

豫西陕县矿区断层导水根据断裂的大小和含水层的分类，可大致上分为三种：

1 奥灰大断层突水研究

在豫西陕县矿区中，存在着南北走向的四条大断层，分别是F10、F45、F44、F41，它们的存在对矿区的煤炭开采有着非常重要的意义，因为它们不仅断层带延伸长、断距大，而且贯穿整个矿区。所以就是我们研究的重点对象。下面我们分别对其进行分析：

1.1 F10断层 F10断层是观音堂矿区与石壕矿的井田边界，其断距为100-200m，断层倾角70-80°。该断层为一正断层，上盘即观音堂矿区应该是下沉的，石壕矿处于下盘。根据该矿区的柱状图以及断距我们得出二1煤和O2已经对接起来，因此在观音堂煤矿采煤的过程中，主要是造成奥陶系灰岩突水，就应该在接近F10断层对盘的奥陶系灰岩的时候，留设足够的防水煤岩柱，以防奥陶系灰岩水直接涌入巷道，而在石壕矿区，则可以进行正常的采掘活动，不需要担心奥陶系灰岩突水，只要注意到自己采区下面的太原组灰岩能否对开采造成危害就行了。

1.2 F45断层 F45断层在观音堂矿区的断距为20-40m，该断层的倾角也在70度左右，延伸很长，在矿区从南到北，断距变化很大，有的地方为55m，有些地段却在20m左右，因此在分析的过程中应该详细了解其变化规律，同样我们也以在巷道中揭露的断层情况得出，F10断层的上盘主要造成了太原组灰岩水的突出，并且在403孔附近也有可能存在有O2水的突出，因为此时的二1煤底板离奥陶系灰岩只有28m远，如此近的距离对于煤层底板的威胁是很大的，强大的奥灰岩溶水头是有可能突破它们之间的泥岩隔水层的，所以在403孔附近开采煤层就应该加强对奥陶系灰岩突水的观测，另外，二1煤顶板离Ct也只有9.46m，上面的太灰岩溶水很容易沿着裂隙流到巷道里，给开采带来危险，在403孔附近即受到O2水的威胁，同时也存在着Ct的危害，预防措施必须保证好，应该是防御的重点地段，在1413孔和北大巷这一段，煤层离O2的距离在60m左右，O2不会突入到巷道中，太原组灰岩应该作为重点，因为它们离煤层底板只有3-8m，Ct的突水几率是很大的。预防中以留设防水煤岩柱为主，以强排Ct水为辅。

1.3 F44断层 F44断层位于煤田中部，断距为25-40m，倾角70°。断距变化不大，在三风井附近为30m，沿着断层向两边渐渐变小，在补1孔为20m，在1305孔附近为26m。断层剖面分析，我们能得出这样的结论，F44正断层主要会造成断层上盘与Ct的对接，应该最有可能发生的是Ct突水，但是不会发生O2水的突出，因为煤层底板离O2顶面有60m左右的隔水层存在，强大的O2水不可能穿过这么厚的保护层的，所以，在开采F45断层上盘的煤时，应以预防Ct突水为主，当接近断盘对面的Ct时，应留置防水煤岩柱，以保安全。

1.4 F41断层 F41断层同样为一个正断层，其断距在45-51m之间，断层倾角70°。延伸不大，在该区范围内，从南到北渐渐变小，在1204工作面附近断距为50m，在南大巷平巷为32m，在回风巷为20m，然后歼灭。它的断层剖面分析显示的构造特征，F41造成了上盘以Ct突水为主的出水情况，在南大巷附近，二1煤已经与Ct对接起来，直接会发生太原组灰岩的突水。在该区中，不会发生奥陶系灰岩的突水情况，因为二1煤底面离奥陶系灰岩顶面有34-64m厚的隔水层的存在，在这样厚度的隔水层的保护下，煤层开采过程中就不会发生奥陶系灰岩的出水了。虽然总体上是Ct突水，但在具体的地段也应该具体的分析，在1204工作面附近，Ct和O2突水的几率都比较小，在这个附近，应以预防为主，留够防水煤岩柱。在南大巷这里，就应在接近对盘Ct的时候留设足够长的防水煤岩柱，还要有Ct突水后的治理预案，以防意外情况的发生。在回风巷，二1煤底板离Ct可以说已经很接近了，在采掘的过程中，注意预防底板突水，还是应留防水煤岩柱。

通过我们的分析，再结合断层平面图，分析出F10断层的上盘会发生奥陶系灰岩突水，其余三条断层发生太原组灰岩突水的几率很大，依次为F44、F41、F45。自西向东，中部突水几率最大，依次为东部、西部。所以从全局考虑，在采掘和防治水灾中应以南部、中部为主，兼顾其他。

2 太灰中性断层突水的研究

在豫西陕县矿区，如果发生了大的突水，大多数都是太原组灰岩水的突出，太原组灰岩之所以能这么容易的突出，主要就是因为中性断层的影响，在矿区的开采活动中，经常会遇见中性断层。例如某矿区，1965.3月发生的一次突水，就为开采中遇见了断层引起二1煤下部的太原组灰岩水的突出。太原组灰岩中的中性断层的突水规律：①各突水点的横向水力联系差，地下水层间流动弱，一个新突水点突水时，附近观测孔和其它突水点的水量一般无大的变化，多为一些独立的水文地质单元。②突水量不大，以静储量为主。因为如果不是二1煤和Ct直接对接，就不会有很大的水源补充。③一般会造成太原组灰岩离二1煤层非常的近。④突水过程：一般先底鼓，产生裂缝，从裂缝中出水，然后底鼓加剧，岩体加速破裂，有巨响、震动等动力现象发生，裂缝迅速扩大，涌水量迅速增至峰值。

3 小断层突水研究

小断层是在3m以内的断层，它们也会造成突水情况的发生，但是因为其断距很小，一般造成的事故不大，它们发生突水的规律如下：①小断层突水，一般水量不大，并且开始时大，以后慢慢的减小，最后趋于稳定。②小断层突水主要是缓发或滞发性突水。③一般突水先沿断层带微量渗水，水色清，随着涌水量逐渐增大，水变浑浊，同时产生底鼓，底鼓加剧后，随之产生集中出水裂缝，水量增至峰值，待维持一段时间后，水量逐渐降至稳定值，水色又逐渐变清。

参考文献：

[1]许学汉，王杰，等著.煤矿突水预报研究[M].北京：地质出版社，1991.

[2]张长文，付斌，等.矿井突水问题的研究[M].煤炭科技，2004.5.

[3]煤炭科学研究总院西安分院、峰峰矿务局等.华北型煤矿奥灰水防治研究[M].西安.陕西人民出版社，1990.

作者简介：刘鹏程（1980-），男，河南焦作人，教师，讲师，研究方向：煤矿地质；林刘军（1983-），男，河南内黄人，教师，助理讲师，研究方向：煤矿地质。endprint