煤柱高应力下大巷淋水原因分析

赵振军

摘 要：该文在分析了开滦赵各庄矿13水平东翼2石门以东的地质条件和开采特点的基础上，通过理论分析、数值模拟，进行了13水平东2石门区域大巷淋水问题的研究，研究结果对于指导深部复杂地质条件下煤矿安全开采具有指导意义。

关键词：深部开采 底板 应力 数值模拟 安全开采

中图分类号：TD32 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）07（b）-0092-02

随着国内煤矿开采深度的增加，地应力升高，再加上有些矿井地质构造复杂，造成了巷道淋水问题。对于巷道顶板淋水情况，随着时间的增长，不但会对煤矿回采工作面结构的稳定性造成影响，而且会影响到巷道内及顶板各支撑结构，使得井下作业环境持续恶化，影响工作效率，情况严重的甚至会威胁到井下工作人員的人身安全。

1 地质概况

13东1～3石门运输大巷煤岩层走向平均120°，倾向平均210°，倾角20°～43°，平均31°，总体上由西向东逐渐增大。岩性主要以深灰色细、粉砂岩为主。13水平东运输大巷、回风大巷开拓施工层位均在赵各庄灰岩（K6）～唐山灰岩（K3）之间。岩性主要以深灰色细、粉砂岩为主。该层段为矿井弱含水层，深部较浅部含水性有增强趋势，在14水平大巷施工过程中多处出现淋水现象，最大涌水量曾达0.36 m3/min。13东大巷距下部K3灰岩15 m左右，距离奥灰法线距离70 m左右。

2 开采环境分析

2.1 煤柱高应力

图1是3232工作面开采平面图，工作面因构造异常、断层留有残存煤柱，该煤柱包括2232与3232工作面局部弃采煤柱、3232工作面构造异常区域煤柱，异常区域煤柱支承压力出现叠加，应力集中系数异常高，对该区域底板岩层的采动破坏带深度增大，导致大巷变形严重。

2.2 构造应力导致底板岩层发生曲屈破坏

在水平构造应力作用下，巷道底板岩层将承受轴向力的作用。当底板承受的轴向力超过其允许限度后，同样会因底板岩层失稳而引起曲屈破坏，发生严重底鼓、底板岩层破裂等严重后果。13水平东翼大巷底板存在厚度14 m左右的砂质页岩，该岩层在构造应力作用下容易发生曲屈破坏。

2.3 构造异常

地质仪探测显示，在2石门以东大巷97 m北部可能有断层发育。经瑞利波探测在120～170 m范围北侧36～50 m深度存在地质构造异常。由于在12煤层底板发育4 m左右落差的正断层，破坏了底板的完成性。

因工作面具有上述较为特殊开采条件，导致122煤层底板至大巷之间地应力重新分布，大巷围岩发生变化，裂隙发育；通过开采机理、地质条件分析，水压、水质分析，可以排除出水水源直接由奥灰水补给，但可能有间接渗透作用。

3 结论

（1）3392工作面由西向东推采，其开采形成的超前支承压力与侧向支承压力必然传递到12煤层上山煤柱区域，造成12煤层底板岩层经受动态应力作用，而出现大巷变形与淋水现象。

（2）地质构造异常加上大巷正处在砂岩含水层中，大巷接受顺层水补给，从而引起13水平东1石门以西大巷所处层位的水量、水压加大，导致大巷淋水。

（3）大巷出现淋水的主要原因是高应力场破坏了隔水层整体阻隔能力，特别是对大巷围岩造成局部破坏与裂隙通道，局部隐伏构造增加了奥灰水原始裂隙高度，形成突水优势体结构，大巷淋水属于岩层水与奥灰水通过裂隙耦合补给造成的。

参考文献

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