三河尖煤矿高压奥灰突水原因和机理研究

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1、三河尖煤矿高压奥灰突水原因和机理研究　　摘要：三河尖井田东北以孙氏店断层与龙固煤矿、龙东煤矿相邻；南以F24、F1/断层为界；西以经线39471500为界；北以各煤层-1200m底板等高线为界。井田东西长7～15Km，南北宽3.5～6Km，面积约49Km2。关键词：煤矿高压奥灰突水；原因；机理分析Abstract：thenortheastofsanhetipfieldfaultandthelonggucoalmine,eastofsun-stylestorestoadjacentcoal;SouthtoF24

2、,F1/faultlines;Westlongitude39471500astheworld;Northto-1200-mofeachseamfloorcontourlines.Meanssomethinglong7~15km,northandsouth3.5~6kmwide,about49km2area.keywords：coalminehigh-voltagetheashwaterinrush;Thereason;Mechanismanalysis中图分类号：TD822文献标识码：A一、概况821102工

3、作面位于太原组西一采区，该工作面为三河尖煤矿太原组首采工作面。工作面走向长1136m，倾斜长85m，采深为-779.8～-831.2m，煤层倾角16～20度，平均煤厚1.3m。煤层直接顶板为十二灰，厚度5.2m；老顶为泥岩，厚15m。直接底板为泥岩，厚0.7～1.1m；老底为细砂岩，厚2.7m。21102工作面在掘进过程中，顶板十二灰溶隙较为发育，发育地段均有出水现象，水量最大为2m3/h，随着新涌水点出现，原涌水点水量减少，甚至干涸。在巷道施工过程中共揭露断层3条，其产状分别为19º∠72&ord

4、m;,H=1.0m；190º∠65º,H=1.2m；352º∠75º,H=0.7m。21102工作面回采之前，采用音频电透视法对其底板含水层的含水性进行了探测，探测结果为21102工作面底板下32m中心界面上下一定范围内无明显的强含水构造。突水经过及水源分析（一）21102突水经过21102工作面自2002年4月开始回采，于2002年10月26日8：40回采330m处开始突水，短时间内最大涌水量达2170m3/h，后逐渐衰减至1500m3/h，当晚22：00涌水量稳定在

5、1000m3/h，水温达到42℃，后水量又有所衰减，于10月27日～30日涌水量一直保持在900m3/h左右。10月31日10时涌水量又略有增加，自11月12日涌水量一直稳定在1020m3/h左右，水温上升至50℃。（二）21102工作面突水水源分析与判别821102工作面突水后，对突水水源进行调查，取样分析，并对周围水文观测孔水位进行监测，经过认真地调查分析，认为“10.26”突水具有以下特点：(1)突水时现场作业人员听到类似放炮的巨大响声，表现为高压水的突然释放；该地区奥灰水水位为-50.58～-58.9

6、1m，压力大，突水点的水压高大7.6MPa。表2－121102工作面突水点水质化验统计表(2)出水水温高（高达50℃），表现为深层水的涌出。根据本区的地温梯度计算，水源来自-1048m左右，地层位于马家沟组灰岩；(3)水流浑浊、杂物多，表现为岩溶水；(4)井田外围地面奥灰水文观测孔水位明显下降，如龙固矿地面奥灰水观测孔5-2自10月27～29日水位下降1.8m；龙东矿W9孔水位10月26～28日下降1.7m；(5)突水后及时对突出的水质进行了化验，结果如表2－1所列。经分析该水具有奥灰水水质特征。根据以上分析

7、，可以判定该突水点水源为21煤底板深部奥陶系灰岩岩溶高压水。三、高压奥灰水的突水机理分析（一）影响底板突水的主要因素8我国煤矿较大突水多属于底板水，其水源主要是煤层底板中奥陶统的厚层灰岩，尤其是突水量大于10m3/min的突水，主要(90%)是底板厚层灰岩岩溶水突出造成的。影响底板突水的主要因素有：1、含水层富水性及水压①含水层的富水性是突水发生的内在因素，决定着突水量的大小及其稳定性；②水压是底板水突出的基本动力，含水层的高压水在适当条件下，可以克服隔水层岩体结构面的阻力突入矿井；③对于遭受变形破坏较为严重

8、的底板隔水层，水压的作用愈明显，此时水压成为发生突水的决定性因素。2、断裂构造破裂构造与底板突水有密切的关系。由于断层、节理与破裂结构面及陷落柱的存在，使岩体强度低于岩石强度数倍或十几倍。据统计80%～90%以上的突水发生在断裂带（破裂带）及其附近。3、矿压矿压进一步破坏降低了底板隔水层的岩体强度和隔水能力，促使突水通道形成。据几个矿区的多次实验资料，采矿对煤层底板岩层的破坏深度一般为6～20m。底