复合承压煤层底板突水水源判别及 治理 措施

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1、2013年第6期中州煤炭总第210期复合承压煤层底板突水水源判别及治理措施郭国强(中煤科工集团西安研究院，陕西西安710054)摘要：针对开采煤层受底板奥陶系灰岩含水层和太原组灰岩含水层高承压水威胁，且工作面回采时发生煤层底板突水的情况，需准确判别出突水致因。通过使用灰色关联度法分析水质关联度，利用弹塑性理论计算了煤层采动后底板最大破坏深度，分析了隔水层厚度及岩性组合。分析结果表明，煤层底板隔水层平均厚26m，且软岩所占比例达62．18％，灰色关联度分析突水水源接近太原组灰岩水，底板最大破坏深度26．7m，距离煤壁22．4m，与实际突

2、水点吻合，判断突水水源为太原组灰岩水。对复合带压煤层提出了“一勘察、两探测、三监测、五治理”的防治水模式。关键词：突水水源；关联度；最大破坏深度；防治水；复合承压中图分类号：TD754．2文献标志码：B文章编号：1003—0506(2013)06—0067—04矿井煤层底板突水给煤矿生产带来了严重危1矿井概况害。在煤层开采过程中，许多煤矿由于地质复杂受到多种水体的威胁，煤矿防治水是煤矿生产及科研1．1地质条件中的一大技术难题。据初步统计，全国600处国有矿井位于山西柳林县，开采的二叠系山西组4重点煤矿中受水害威胁的矿井达285处，占号

3、煤层，煤层厚4m。井田构造简单，地层为一向西47．5％，受水害威胁的储量达250亿t⋯。靳德武等倾斜的单斜构造，倾角l0。。4号煤底板距离太原组人在矿井突水预警理论及系统研发方面进行了深入灰岩顶面为20～30m，岩性主要为泥岩、砂质泥岩、研究并获得了非常有价值的成果。。但是在国内砂岩；距离奥陶系灰岩顶面110m，岩性主妥为砂推广范围有限，大多数矿井并没有成熟的突水预警岩、薄层灰岩、泥岩、砂质泥岩、铝土岩等(图】)。系统。复合承压即煤层底板隔水层承受多个高承压地质年代厚度岩性描述含水层压，且具有突水可能性。系统组／m二下山60．o04(

4、4+5)号煤层顶板，岩性以厚层中绑砂吕梁矿区山西组煤炭资源开采面临的水文地质岩为主。叠统西3．604+5号煤。条件复杂，煤层开采标高大多低于地下岩溶水水位。系组450煤层底板以砂岩、砂质泥岩为主，底部以．K砂岩为界，与太原组整合接触。充水含水层既有富水性强的奥陶系灰岩含水层，又24．0o中细粒砂岩、砂质泥岩、泥岩互层。有富水性不均匀的太原组灰岩含水层，属于复合带4．80灰岩、灰黑色泥灰岩，裂隙发育。8．70中细粒砂岩、砂质泥岩。压开采煤层。目前吕梁矿区普遍开采山西组上组3-30灰岩、灰黑色泥灰岩，裂隙发育。煤，极少矿井开采太原组下组煤

5、，对该地区带压开采上太6．50中细粒砂岩、砂质泥岩。原5．0oL2。3灰岩、灰黑色泥灰岩，夹薄层砂质泥的深入研究工作少之又少，笔者以吕梁矿区某矿底石统3．6O岩。裂隙发育。组3．50细砂岩、砂质泥岩。板突水为例，分析其突水水源、突水通道及突水形灰3．6OL-灰岩、灰黑色泥灰岩，裂隙发育，8号煤直接顶板。式，可为该地区其他矿井带压开采时煤层底板的采3．258号煤。系2．5O泥岩、砂质泥岩。动破坏、水力破坏特征、突水水源判别及防治水技术3．739号煤。18．0o太原组主要含煤段，煤层底板为砂，泥措施提供参考。岩、砂质泥岩互层，底部为K砂岩

6、中不28．0o灰岩，泥岩、砂质泥岩互层。统溪组2．o0铝土岩及山西式铁矿。奥巾蝰灰黄色角砾状石灰岩收稿日期：2013—04—27陶统蝰15O．oo质白云岩，夹白云石灰岩段泥系组。作者简介：郭国强(1979一)，男，陕西宝鸡人，工程师，2002年毕业于太原理工大学，现从事矿井水文地质、矿井防治水方面的工作。图1地层岩性示意·67·2013年第6期中州煤炭总第210期1．2水文地质条件水，突水点附近巷道掘进及回采时均未发现有断层4号煤主要充水水源为顶板砂岩裂隙含水层存在。突水点标高+466m，瞬时水量约90m／h，水、底板下太原组灰岩含水

7、层水及奥陶系灰岩含水水温20oI=，呈乳白色，煤层底板出现数条宽3cm左层水。右的裂隙，手掌可塞人。回采160m后停采约1个井田奥灰岩溶水属于柳林泉域岩溶地下水系月，恢复生产后再次发生突水，突水点靠近煤壁，距统，矿井位于柳林泉域水文地质单元西部，靠近泉域离断层很近。突水发生后，因突水水源及突水通道西部边界(奥陶系灰岩埋深1000m作为泉域的西不清楚，矿井增加排水设备，暂停回采。边界)。柳林泉域位于吕梁复背斜的西翼，地层向3突水原因分析西逐渐倾伏。泉域北部及东部为碳酸盐岩裸露区，接受大气降水补给，泉域内地表河床渗漏也是碳酸开采煤层底板下

8、伏含水层主要有太原组灰岩含盐岩地下水的主要补给源。地下水主要由浅部顺层水层和奥陶系灰岩含水层。其中奥陶系灰岩含水层自东向西径流，在地层薄弱带诸如断层、裂隙带等排水位标高为+800m，太原组灰岩含水层水位标高为泄，或补给其