深部煤层底板太灰水疏降研究

姜涛++刘启蒙

摘要：指出了随着深部煤层的开采，其上覆水压力会有所增加，而水压越大，底板突水的可能性会越大。以杨庄煤矿Ⅳ1、Ⅳ2采区为例，在采区6煤底板灰岩水文地质特征研究的基础上，系统地分析了该采区灰岩水的可疏降性，并对其效果进行了评价，从而保障Ⅳ1、Ⅳ2采区6煤的安全开采，为相似矿井太灰水疏降提供借鉴。

关键词：杨庄煤矿；底板突水；水文地质条件；太灰水疏降

中图分类号：TD82

文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）10020102

1 研究区灰岩水文地质特征

1.1 太灰水文地质特征

Ⅳ1、Ⅳ2采区位于戴圩子向斜的核部，采区6煤底板太灰灰岩水的富水性在向斜两翼具有较大的差异。根据矿井井下资料显示，太灰灰岩水有如下特点。

（1）放水试验期间，东南翼的水位回复明显快于西北翼，表明太灰含水层的集中补给在东南翼。两翼太灰水位长期保持在30m的水位差，说明在向斜轴部有类似“阻水带”式的弱渗透区存在。

（2）1～4灰各分层本身水力联系密切，但垂向上水力联系存在差异。1～4灰含水层渗透性极不均匀，导水系数相差百倍。

（3）太灰含水层深部岩溶发育差的特点，此特点有利于深部开采的Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅲ63采区。

1.2 奥灰水文地质特征

Ⅳ1、Ⅳ2采区6煤底板奥灰水的主要有如下特点。

（1）奥灰在井田范围内为埋藏型，在井田东部为裸露型。接受东部低山丘陵大气降水补给，同时青龙断裂形成另外的补给通道，径流方向为东南翼向西北翼。

（2）含水空间以溶蚀裂隙为主，岩溶裂隙发育不均匀，一般随着深度的增加岩溶裂隙发育逐渐减弱，岩溶发育下限为-400 m。

（3）根据井田内钻孔抽水试验：q=0.056～0.244 L/（s·m），K=2.52～5.98 m/d，富水性弱～中等，说明试验区域奥灰岩溶裂隙发育较差，未形成富水性強的径流通道。

1.3 太灰与奥灰之间的水力联系

根据已有抽水资料及相关研究，Ⅳ1、Ⅳ2采区6煤底板奥灰与太灰的水力联系表现在以下几个方面。

（1）矿井东南翼为1～4灰隐伏露头，该处发育一条青龙山逆掩断层，造成奥灰与太灰对接。奥灰是太灰主要的补给来源，太灰接受奥灰补给的形式为垂向越流补给和侧向补给。垂向越流补给通道为构造裂隙及断裂构造，主要集中在井田东南翼；侧向补给区域集中在东南边界，补给通道为倾向断层。

（2）在天然条件下，奥灰含水层对太灰含水层的补给虽稳定，但其强度有限，在大部分区域并未表现出奥灰与太灰具有明显水力联系。

2 研究区6煤底板灰岩疏降性研究

2.1 太灰含水层以往疏降性研究

根据以往工程实践发现越靠近深部，灰岩富水性越弱，越易于疏降。只要放水孔参数合理、终孔位置恰当，在一定疏放水量拉动下，便可实现安全开采[1～3]。

针对灰岩富水不均一的特点，改变传统的布孔方式，垂直NE向导水裂隙多打孔，打小角度孔。在查清矿井灰岩赋水规律的基础上，按阶梯疏降的设计思路，科学布孔。充分利用灰岩含水层垂向分带性的特点，集中在浅部，深浅布置疏降孔，见图1。利用现有的巷道系统，在戴圩孜向斜的浅部，Ⅲ63进风石门、Ⅳ1上山上部和NⅢ635放水巷施工放水孔3处；在-500轨道巷施工放水孔4处，在戴圩孜向斜的深部-750放水石门施工放水孔1处。

2.2 研究区灰岩含水层疏降后效果评价

疏降效果明显，实现了预期目标。位于浅部Ⅲ63进风石门、Ⅳ1人行上山上部、NⅢ635放水巷和-500轨道巷放水孔，新增放水量780 m3/h，并打开前期施工的放水孔，现Ⅳ1、Ⅳ2采区合计放水能力1000 m3/h，累计放水300万m3。NⅢ635工作面太灰水位降至-447 m以下，突水系数小于0.0074 MPa/m。Ⅳ2采区太灰水位降低186 m，水位降至-401 m，Ⅳ621首采工作面突水系数0.046 MPa/m，已具备安全开采的条件。

3 结论

分析了Ⅳ1、Ⅳ2采区6煤底板开采受到的灰岩水威胁，为实现6煤的安全开采，在分析底板太灰、奥灰水文地质特征及其水力联系的基础上，对底板灰岩水进行了疏降分析研究，主要取得以下结论。

（1）通过对太灰、奥灰水文地质特征的分析，太灰、奥灰在平面上具有分区性；垂向上具有分带性，且具有各自的独立性。

（2）对太灰含水层以往疏降性研究说明：根据富水性不均一的特点，选择在垂直NE向导水裂隙多打孔，打小角度孔的方法，可有效的进行疏降。

（3）通过疏降，取得了预期目标，Ⅳ1、Ⅳ2采区6煤底板太灰水位均降低，且降至安全水头值以下，通过疏降达到6煤安全开采的条件，疏降效果较为明显。

参考文献：

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