南方煤矿特殊开采条件下的突水机理分析

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1、第25卷第2期矿业工程研究V01．25No．22010年6月MineralEngineeringResearchJun．2010南方煤矿特殊开采条件下的突水机理分析李青锋，王卫军(湖南科技大学能源与安全工程学院，湖南湘潭411201；湖南科技大学煤矿安全开采技术湖南省重点实验氢湖南Mill411201)摘要：在南方煤矿特殊开采条件下，其断层岩溶突水具有与北方煤矿不同的特点。开展南方煤矿岩溶突水的机理与相关对策研究是非常有必要的．探讨了南方岩溶矿区开采及地质特点，得出了南方岩溶突水是由于断层和隔水煤岩层厚度等原因引起的；以一现场突水为例，分析了突水原

2、因，并从理论上进行防水煤岩柱合理宽度的验算；针对南方岩溶矿区的突水特点，从技术和管理上给出了防治突水的基本对策．关键词：南方煤矿：特征开采条件；隔水煤柱：突水机理中图分类号：TD745文献标识码：A文章编号：1674—5876(2010)02—0025—04在我国南方矿区，地质条件复杂、单井产量小，各1南方岩溶矿区生产地质特征及突水特点类灾害事故时有发生，其中影响最大的是瓦斯和水灾1．1南方岩溶矿区水文地质特征害．从对湖南、江西、贵州和广西的突涌水事故调查可以得出：突涌水事故的水源主要是老空(或老窑)水、断岩溶又称喀斯特，主要是指水对可溶岩岩石一碳

3、层岩溶水，其中老空(或老窑)水占有很大比例，这主要酸盐岩(石灰石、白云岩等)、硫酸盐岩(石膏等)和卤化是因为上述地区乡镇小矿(产量多为6x104t左右)多，物岩(岩盐等)的溶解作用，及其形成的地表及地下的各矿与矿间长期越界开采，技术力量薄弱，施工作业未按种奇异的景观与现象．在岩溶作用过程中，经常伴随着防突水相关技术措施执行．对于断层岩溶突水，其主要地表侵蚀、地下潜蚀、冲蚀以及崩塌、塌陷与滑动和化发生在一些岩溶发育严重的矿区，进行南方煤矿岩溶学与物理的风化、搬运、堆积与沉积等作用．我国南方突水的机理与相关对策研究，对于减少南方煤矿岩溶(包括西南和中南

4、部分地区)的云南、贵州、四川、重庆、突涌水事故的发生具有重要的现实指导意义．广西、湖南和湖北7省(区)市，是中国岩溶分布最集中针对南方煤矿岩溶突水，邵雁【l】为了提高岩溶突水的地区．煤系地层岩溶发育的地质条件如下：通道的准确性，提出结合高密度直流电法和矿井地质1)煤系或其下伏地层中含有可溶性岩、矿层，如石雷达相结合的综合物探技术；宗坚等12-3]针对湖南大水灰岩、白云岩或石膏矿等；矿区(煤炭坝矿区)的井下充水特点分析了矿井涌水条2)含煤区域内，发育有良好的地下水通道，主要是件与突涌水特征，并提出了适合煤炭坝矿区的防治水指断层和裂隙，尤其是透水性好的

5、张性或张扭性断裂；措施；刘北虎【4】针对未阳市白山坪煤矿岩溶裂隙水条件3)地下水交替循环快，排泄流畅，具有良好的地下进行了帷幕注浆防治水研究；刘长武等毋考虑了矿山压水动力条件；力对井下隔水煤柱的影响，得出隔水煤柱宽度计算公4)地下水源丰富，具有溶蚀性较强的酸根和较大式并进行了实例计算．的侵蚀“掏空”能力．收稿日期：2010-04-07基金项目：国家重点基础研究发展计划(2O07CB2o940o)通信作者：李青锋(~97o-)。男，湖南新宁人，博士。研究方向：采矿工程、工程检测．Email：liqingfeng0712@163．corn南方晚二叠世煤

6、田岩溶水水源主要为底板茅口力联系．该矿自2003年以来，一共发生4次大的突水．灰岩水，其次为顶板长兴灰岩水，岩溶发育的集中表现2003年l0月在掘进一150m西运巷时，遇一落差大于为类似于陷落柱的岩溶淤泥带．它是由于地下水沿石1．5m的正断层引发突水，突水量近700m3／Il；20o5年3灰岩构造裂隙长期溶蚀，两侧岩石坍塌，地表泥土填入月28日掘巷采煤遇同一断层引发突水，突水量近2000形成的条带状淤泥带．另外，陷落柱周围的煤岩层由于m006年1O月17日掘巷采煤又遇同一断层引发突受塌陷和重力的影响，沿裂隙面向下发生位移产生小水，突水量近800m％

7、；2008年在一175m东大巷采区断层；此种小断层规模小，走向延长l0—20m，落差在掘下山巷采煤时，遇一落差大于1．5m的正断层停掘退0．5Il以内，且都是向陷落中心倾斜的正断层．回5m向东走向掘巷采煤，并对揭露断层段裂隙用水泥浆封闭，1个月后该处渗透突水，工人迅速撤离，矿井1．2南方小矿开采技术特点淹没，具体突水点及钻孔注浆位置如图l所示．该矿在小煤矿设计一般采用壁式炮采和机采，厚煤层采突水后，根据首次出水点位置可判别为断层突水，为有用分层开采．但由于小煤矿资金、技术和管理水平有效堵水，邻近断层的巷道必须注浆封堵，故选择图l所限，许多小煤矿不采

8、用单体液压支柱支护，而是采用木示第一次注浆堵水位置往邻近断层巷道注浆．即通过支柱支护，这样巷道维护和顶板支护就比较困难，工