济宁煤田巨厚覆岩离层突水机理初探

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1、能源技术与管理2010年第1期doi：10．39696．issn．1672—9943．2010O1．036济宁煤田巨厚覆岩离层突水栅理初搽胡东祥(兖矿集团有限公司，山东邹城273500)[摘要]华北煤田开采通常受煤层底板水害的严重威胁，顸板砂岩水危害不大，随开采技术的不断发展，水文地质条件发生较大变化，水害成因复杂，顶板水害事故不断发生。鲁西南地区济宁煤田首次发生工作面巨厚覆岩突水事件，分析了济宁二号煤矿11305综放工作面采空区滞后突水因素与机理，总结了巨厚覆岩离层发育特征，对水文地质条件类似矿井防治水工作具

2、有借鉴意义。[关键词]巨厚覆岩；离层；滞后突水[中图分类号]TD745+．21[文献标识码]B[文章编号]1672_9943(2f】1O)01_O094—03区内无大型地质构造发育，水文地质条件简单，大0引言井法预计采区最大涌水量200m3／h。采区工作面济宁煤田位于鲁西南地区，属华北石炭二迭设计为沿空留巷布置，11305工作面为先期开采纪沉积煤田，主采煤层为二迭系山西组3煤、太原工作面，走向长为1100m，倾向宽150m，煤层厚组l6、l7煤，煤系地层上覆侏罗系巨厚红色砂岩度4．5～5．5m，断层构造简单，采

3、用长壁式综采放顶及第四系地层。煤层顶板沉积巨厚层状砂岩，属于煤全部垮落采煤法，工作面于2006年9月5日河控一浅水三角洲沉积序列，交错层理发育；侏罗～2007年4月30日回采，平均涌水量10．5m3／h，系地层普遍侵人一定厚度的岩浆岩。特定的沉积未曾发生顶板淋水、突水现象。2007年8月底相结构地层，常产生工作面顶板砂岩离层滞后突邻11306工作面顺槽施工，实施超前疏放11305(涌)水害事故，威胁煤矿安全生产。2007年，济宁采空区积水工程。二号煤矿十一采区11306采空区首次发生上覆巨2采空区积水突增现象及

4、原因分析厚砂岩离层涌水事件，表明鲁西南地区华北型煤田矿井水害类型具有新特征。本文初步探索济宁2007年8月底相邻11306工作面顺槽施工，煤田综放工作面上覆巨厚砂岩突水机理，对鲁西超前探放11305采空区积水约9．6万m，与预计南地区众多类似水文地质条件的煤矿防治水工作积水量相符。9月10日起11305采空区顶板岩层具有借鉴意义。周期来压显现，时常伴有岩层断裂声音，随后采空区积水发生多次补给量突增过程，采空区积水水1采区水文地质位不断上升，如图1所示。其中，10月6日采空区济宁二号矿井十一采区位于井田西部，二迭

5、突水最为明显，测得采空区积水量突增至163万m3o系3煤层缓倾斜，埋深745～841m，上覆砂岩沉11306工作面顺槽加大疏排水力度，采空区积水积厚约180m，由砂岩、砂质泥岩、泥岩互层组成，于12月25日疏放完毕，实际累计疏放老空水属于河控一浅水三角洲沉积序列；二迭系上覆侏46．6万m，远大于采空区冒裂岩体空隙体积，如罗系地层沉积厚约280m，由灰、紫及灰绿色砂表1所示。岩、砂砾岩、薄层泥岩组成，地层中下部侵入厚度从11305采空区疏放水量及积水位相关曲线约120～200m的岩浆岩床，岩浆岩底界下距主采分析：

6、在疏放水初期，采空区积水位随疏放水量增煤层约300m。主采3煤层直接充水含水层为顶加而不断下降，静储量积水得到有效疏放；随后，板二迭系砂岩，单位涌水量q=0．00061—采空区积水发生多次突水补给，采空区积水水位0．0195L／s·m，间接充水含水层为侏罗系砂岩，靠出现多次明显升高，突水时间、频度基本与矿压显近岩浆岩底部的侏罗系砂岩富水性好，单位涌水现一致，矿压显现时伴随顶板涌水。初步分析认量q=0．00027～0．1031L／s·m，富水性弱至中等，采为：采空区积水疏排过程中水体缩小，破坏了原有2010年第1

7、期胡东祥济宁煤田巨厚覆岩离层突水机理初探95积水体和破碎岩块对上覆岩体的支撑平衡，上覆至疏放采空区积水，采空区上覆巨厚岩浆岩以下岩层产生挠曲破坏、断裂、冒落，断裂裂隙垂向发岩体处于近稳沉期，由于巨厚岩浆岩对其上覆岩育，导通上覆弯曲变形带内关键岩层下的离层区体的“支撑”作用，延缓了工作面整体岩层的移动积水，使积水沿裂隙下泄对采空区充水，充水强度变形，采空区积水疏放后期，覆岩垂向裂隙不断发取决于离层空间大小和离层段岩层富水性强弱。育，引发了岩浆岩体断裂，再次导通上覆岩层离层开采时间效应上，自11305工作面回采完毕

8、水突人采空区。5000一7604500—7654000．7703500-775毒3000．7807：25002000一7851500一790喜1000一795匿500一800O—805菪、§§墨篱≤图111305、11306采空区疏放水量及积水位相关曲线表1采空区积水动态对比煤层覆岩层状结构和强度的不均一性是产生3突水机理初步分析覆岩离层空间的条件，发生离层区突水的因素是3．1覆岩含水