突水危险性分区（精选3篇）
突水危险性分区 篇1
焦作矿区水大、水文地质条件复杂, 自解放以来曾发生过上千次突水, 其中突水量大于60 m3/h的600余次, 突水量大于600 m3/h的76次, 突水量在3 000 m3/h以上的15次 (最大19 200 m3/h) 。曾发生淹井事故17次, 直接经济损失数亿元。
近年来, 随着防治水技术的不断发展, 虽然焦作矿区在水害治理方面取得了较大的成绩, 采用上下动水注浆堵水、底板含水层注浆改造、断裂破碎带注浆加固等技术后, 矿井涌水量降低了12 000 m3/h, 20多年没有发生大的突水淹井事故。但是, 水害治理耗资大, 周期长, 严重影响工作面掘进和回采速度。因此, 通过对焦作矿区东部矿井突水危险性进行分区管理, 采取与其相适应的水害治理措施, 以达到保证矿井安全生产的目的。
1 水文地质概况
焦作矿区位于华北煤田南端、太行山南麓, 矿区北部出露约1 800 km2的奥陶系灰岩, 接受大气降雨补给, 奥灰岩溶水水量十分丰富, 北部山区奥灰岩溶水以平均1.27%的水力坡度向南流至焦作矿区, 流量为14 m3/s。目前焦煤集团共有13对生产矿井, 开采的煤层主要是二叠系山西组二1煤, 煤层赋存稳定, 地质构造复杂, 除白庄矿水文地质条件简单外, 其余各矿水文地质条件均为复杂—极复杂型。充水水源主要为老空水、顶板砂岩水和底板灰岩岩溶水, 导水通道以断层及破碎带、顶板冒裂带为主。煤层底板下距石炭系L8灰岩20～40 m、L2灰岩70～80 m、O2灰岩100～120 m, 受矿区内发育的中小断层影响, L2灰岩水与O2灰岩水同源、同压, 若断层导水, 则可能造成奥灰突水淹井。
2 分区依据
2.1 突水系数
突水系数 (Ts=P/M) 是指含水层的水压值与隔水层厚度的比值。一般突水系数≤0.06 MPa/m划分为非突水威胁区, 突水系数大于0.06 MPa/m而小于0.10 MPa/m划分为突水威胁区, 突水系数≥0.10 MPa/m划分为突水危险区。
2.2 单位涌水量水位降
矿井发生底板灰岩突水后, L8灰岩含水层水位会有所下降, 其下降值与突水量之比值即为单位涌水量水位降。单位涌水量水位降≥1.0 m/ (m3·h-1) 划分为非突水威胁区, 一般单位涌水量水位降大于0.2 m/ (m3·h-1) 而小于1.0 m/ (m3·h-1) 划分为突水威胁区, 一般单位涌水量水位降≤0.2 m/ (m3·h-1) 划分为突水危险区。
3 分区情况
根据突水危险性分区指标 (突水系数、单位涌水量水位降) , 将焦作矿区东部矿井分为3个区:非突水威胁区、突水威胁区和突水危险区 (图1) 。
4 水害特征
4.1 非突水威胁区
一般非突水威胁区突水系数≤0.06 MPa/m, 单位涌水量水位降≥1.0 m/ (m3·h-1) 。该区水文地质条件相对简单, 大的断裂构造不发育, L8含水层接受深部奥灰含水层补给较弱, 突水后水位降深大, 易于疏降, 导致水位处于较低水平。这样的区域一般采掘活动不受水害威胁或威胁很小, 如古汉山矿的14采区, L8灰岩水位由2005年的-160 m, 降为目前的-320.0 m, 水压为0.3 MPa, 该区涌水量为150 m3/h。单位涌水量水位降为1.1 m。而且大型断层不发育, 仅东部有1条落差7 m左右的断层延伸到该区, 水文地质条件简单。
4.2 突水威胁区
突水威胁区突水系数大于0.06 MPa/m而小于0.10 MPa/m, 单位涌水量水位降大于0.2 m/ (m3·h-1) 而小于1.0 m/ (m3·h-1) 。该区域水文地质条件中等至复杂, 大中型断裂构造较发育, 在断裂破碎带, L8灰岩接受深部奥灰水补给, L8灰岩水位不易疏降, 长期处于较高水位, 导致煤层底板承受较高水压, 突水系数处于临界区域, 隔水层稍有破碎或遇到断层就有可能发生突水 (突水量通常为600 m3/h) 。如九里山矿的24采区, 该区L8灰岩水压为1.3 MPa, 煤层底板距L8灰岩隔水层的距离为20 m, 突水系数为0.065 MPa/m。在该区及24021首采工作面均进行了放水试验, 24采区的放水试验, 放水量180 m3/h, 水位降深140 m, 单位涌水量水位降为0.77 m/ (m3·h-1) 。在24021首采工作面进行的放水试验, 放水量为126 m3/h, 水位降深90 m, 单位涌水量水位降为0.71 m/ (m3·h-1) 。
4.3 突水危险区
突水危险区突水系数≥0.10 MPa/m, 单位涌水量水位降一般≤0.2 m/ (m3·h-1) 。该区域断裂构造发育, 水文地质条件极复杂, L8灰岩接受深部奥灰水补给强, L8灰岩水位难以疏降, 长期处于高水位, 导致煤层底板承受较高水压, 突水系数超出临界区域, 采掘活动受水害威胁十分严重, 恶性突水事故 (突水量大于1 200 m3/h) 时有发生。如九里山矿的14采区、古汉山矿的11采区等, 这些采区都存在深部灰岩水垂直导水的现象, 多次发生大的突水事故, 九里山矿14101工作面曾发生2次2 400 m3/h以上的突水事故, 古汉山矿的11072和11092工作面也曾发生过1 200 m3/h以上的突水事故, 给矿井的安全生产和正常接替都造成了巨大影响。
5 治理措施
5.1 非突水威胁区
非突水威胁区水文地质条件相对简单, L8含水层一般不接受深部奥灰含水层的补给, 采掘活动不受水害威胁或威胁很小, 仅在个别较大断裂构造破碎带才有可能发生水害事故。故该区域水害治理应以疏水降压为主, 较大断裂破碎带进行注浆加固。
5.2 突水威胁区
该区域水文地质条件中等至复杂, L8灰岩接受深部奥灰水补给, 不易疏降, 长期处于较高水位, 导致煤层底板承受较高水压, 突水系数处于临界区域, 隔水层稍有破碎或遇到断层就有可能发生突水。故该区域水害治理应以疏水降压加局部含水层注浆改造结合断裂破碎带注浆加固进行。在工作面掘进时, 要提前进行瞬变电磁或直流电法探测, 对异常区域进行打钻验证, 防止误揭断层突水;对回采工作面, 按照“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则, 先进行瞬变电磁或直流电法探测, 对异常区域进行疏水降压, 如果水位下降小, 则进行局部底板含水层注浆改造, 确保安全回采。
5.3 突水危险区
该区域水文地质条件极复杂, L8灰岩接受深部奥灰水补给强, L8灰岩水位难以疏降, 长期处于高水位, 导致煤层底板承受较高水压, 突水系数超出临界区域, 采掘活动受水害威胁十分严重, 恶性突水事故时有发生。故该区域水害治理难度大, 新区掘进时, 要坚持“有掘必探, 先探后掘”的原则, 对于揭露的断层及破碎带要提前进行注浆加固。工作面回采前, 必须认真做好底板含水层注浆改造工作, 同时要制订防淹井应急救援预案, 确保矿井安全生产。
6 结语
近20 a来, 焦作矿区在 防治水技术人员少、资金紧张的条件下, 针对不同区域采取有针对性的防治水措施, 既减少了防治水工程的投入, 又保证了安全生产。
(1) 在非突水威胁区采取以疏为主, 较大断裂破碎带进行注浆加固。
(2) 在突水威胁区按照“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则, 对工作面进行局部含水层注浆改造结合断裂破碎带注浆加固。
(3) 将防治水工作的重点放在突水危险区的治理上, 巷道掘进坚持“有掘必探, 先探后掘”的原则, 对断层及破碎带进行超前预注浆加固, 工作面回采前必须做好底板含水层注浆改造工作。
突水危险性分区 篇2
底板突水危险性评价是一个涉及到水文地质、工程地质、开采条件、岩石力学等诸多因素的复杂问题[1]。影响底板突水的因素主要包括:地质构造、底板岩层岩性及其组合特征、含水层的富水性、含水层水压、矿山压力及地应力等。如何综合考虑各种影响因素进行突水危险性评价,对安全承压开采起到重要作用。影响底板突水的因素是多方面的,可最终归纳为两点:承压水压力和有效隔水层厚度及其阻水性能。为有效评价底板突水危险性,需对影响这2个因素的各项指标进行合理的分析研究,提取关键指标。
1.1 承压水压力指标
承压水压力对底板隔水层的作用主要表现为压裂扩容作用和渗水软化作用[2]。压裂扩容作用是指承压水在小裂隙中进一步压裂岩体,使原有裂隙扩大;渗水软化作用是指承压水在底板隔水层中,降低有效应力和岩体的黏聚力,在与采动矿压联合作用下,底板隔水层强度降低,使其产生更大破裂,从而产生底板突水危险性。研究表明,采动突水是由承压水压力和矿山压力共同作用的结果,而矿山压力的影响因素包括:顶板岩性、煤层采高、开采深度、地质构造等,评价底板突水危险性时必须充分考虑这些因素。
1.2 底板隔水层阻水性能指标
底板岩层是由不同岩性的岩层组成的,不同岩层其岩体结构与力学性质不同。岩体强度越大,采动破坏就越小;岩体中裂隙、断层密度越大,岩体强度越低,采动破坏就越大。因此,岩体强度越低,裂隙、断层密度越大,阻水性能越差;反之,阻水性能越好。底板隔水层阻水性能是评价突水危险性的重要因素,应着重考虑如下指标:隔水层厚度、底板岩层岩性和岩层组合、构造系数、透水性能和原岩应力等。
2 突水系数法分析
目前,评价煤层底板突水危险性的理论和方法众多,主要包括:突水系数法、“下三带”理论、“四带”理论划分、原位张裂与零位破坏理论、关键层(KS)理论、板模型理论、神经网络法、多源信息融合法等[3,4,5,6,7,8,9]。其中,应用较为简单与实用的是突水系数法。用突水系数法评价煤层底板突水危险性时,突水系数越小,突水危险性越小;突水系数越大,突水危险性越大。突水系数计算公式如下:
undefined
式中:Ts为突水系数;p为水压;Mi为隔水层底板各分层厚度,m;mi为各分层等效厚度换算关系;Cp为矿压破坏深度。
水压和隔水层厚度都比较容易获得,而矿压破坏深度不容易获得,较为有效的方法就是实测。由于受经济条件等限制,常常用个别地方的破坏深度代替大范围的破坏深度,这给突水系数法评判突水危险性造成了一定的局限性。实际开采时,应用突水系数法常常出现这样的问题:在突水系数小于临界值的地方发生突水,但是在突水系数已经超过临界值的地方却没有发生突水。
3 模糊聚类指标选择
为了解决突水系数法的局限性,引入模糊聚类法来评价突水危险性。模糊聚类法是一种多因素目标分类法,可以按照一定条件把各因素归类,用于评价突水危险性简单而有效。根据收集到的资料,可考虑如下因素:①承压水水压;②隔水层厚度;③开采深度;④岩层组合关系;⑤隔水层透水性;⑥直接顶厚度及采高;⑦来压步距;⑧底板保护层厚度等。这些指标较容易从收集的资料中获得,而且可以根据不同矿区的具体情况,考虑不同的指标,因此实际操作性强,评价精度较高。
4 模糊聚类法步骤
1) 数据标准化。由于在聚类过程中所研究的各个变量,其单位和量级可能是不一样的,即便有些变量的度量一样,但各变量的绝对值大小也不一样,直接用原始数据进行计算就会突出那些绝对值大的变量,而降低那些绝对值小的变量的作用。同时,模糊运算还要求必须将数据压缩在[0,1]之内,所以应将采集到的原始数据进行标准化。数据标准化的方法很多[10],本次评价采用常用的极差正规化法,公式如下:
undefined
式中:xij为某因子的实测值;max{xij}(或min{xij})表示同一因子实测值中的最大(或最小)值。
2) 标定。所谓标定就是算出衡量被分类对象间相似程度的相似系数rij,从而确定论域X的模糊相似关系undefined。计算相似系数rij的方法很多,最常用的几种有:相关系数法、数学表征向量的夹角余弦法和最大最小法等。
3) 聚类。用平方法求出上面得到的相似矩阵undefined的传递闭包t(undefined)。由于用相似矩阵作聚类分析,其结果往往不准确,因此必须将相似矩阵改造成等价矩阵。传递闭包即为模糊等价矩阵。
4) 对等价矩阵t(undefined)做出动态聚类图。
5 实例应用
南屯煤矿下组煤十一采区位于井田最浅部,与北宿井田相邻,主要回采16上和17层煤,本次研究采用17煤钻孔数据。①17煤至十四灰顶隔水段:厚29.83~45.20 m,平均36.28 m,由于揭露点少,厚度变化规律不明显,总体东部、北部薄,西南部厚,主要为灰色泥岩、粉砂岩和少量杂色泥岩,正常地段对17煤的开采具有较好的隔水作用;②十四灰底至奥灰顶隔水段:厚14.49~33.96 m,平均23.11 m,西部边界处薄,井田西北部厚,东部及南部较稳定,主要为杂色泥岩和铝质泥岩,正常地段可有效阻隔奥灰和十四灰的水力联系。奥陶系灰岩水是预防下组煤回采时大量突水的主要对象。为方便数据计算,本次采用17煤采深、17煤—奥灰间距和17煤开采奥灰水压等3组数据来进行计算。
5.1 突水系数法
运用突水系数法获得突水系数评价结果,见表1。
5.2 模糊聚类法
按照模糊聚类步骤,首先将所用数据进行标准化,得到标准化数据,再对数据进行标定,得到模糊相似矩阵,最后将模糊相似矩阵进行聚类。为直观显示聚类结果,将标准化后的数据输入计算机,应用Matlab软件运算,得到聚类图,见图1。
经综合分析,得到模糊聚类评价结果,如表2所示。
5.3 评价结果综合分析
由突水系数法评价结果和模糊聚类评价结果对比分析表1—2可知:①钻孔O2-6虽然突水系数大于0.06 MPa/m,但是其值仅仅微大于0.06 MPa/m,且与钻孔O2-1,O2-2,O2-4,风井孔等归为一类,故而危险性评价为安全;②钻孔O2-7虽然突水系数小于0.06 MPa/m,但是临近0.06 MPa/m,且与钻孔O2-11,O2-12,丁118归为一类,故而危险性评价为较危险;③混合井钻孔虽然突水系数大于0.06 MPa/m,但是其值仅仅微大于0.06 MPa/m,且与钻孔O2-5,O2-8等归为一类,故而危险性评价为安全;④钻孔丁87、丁129虽然突水系数小于0.06 MPa/m,但是其与钻孔O2-7,O2-11,O2-12等归为一类,且其隔水层厚度相对较小,故而危险性评价为较危险。如此综合分析得到如下危险性评价结果:安全区钻孔为O2-1,O2-2,O2-4,O2-5,O2-6,O2-8,混合井孔,风井孔,十四-3,十四-5,192,31;较危险区钻孔为O2-3,O2-7,O2-11,O2-12,丁87,丁129,丁118。
6 结语
1) 运用模糊聚类法和突水系数法综合量化评价煤层底板突水危险性,提高了突水危险性评价的客观性与准确性。
2) 模糊聚类法将煤层底板突水危险性影响因素统一无量纲化后进行比较,提高了数据使用的准确性。
3) 评价了南屯煤矿十一采区下组煤开采受奥灰突水危险性,并给出了危险性分区预测,对南屯煤矿下组煤开采奥灰水防治具有重要的指导意义。
参考文献
[1]刘伟韬,张文泉,李加祥.用层次分析—模糊评判进行底板突水安全性评价[J].煤炭学报,2000,25(3):278-282.
[2]罗立平,彭苏萍,王金安.承压水体上对拉面开采关键技术与对策[J].矿山压力与顶板管理,2004,21(4):20-22.
[3]王吉松,关英斌.煤层底板突水研究的理论和方法[J].煤炭技术,2006(1):113-115.
[4]李白英.预防矿井底板突水的“下三带”理论及其发展与应用[J].山东科技大学学报:自然科学版,1999(4):11-18.
[5]施龙青,韩进.开采煤层底板“四带”划分理论与实践[J].中国矿业大学学报,2005,34(1):16-23.
[6]黎良杰,钱鸣高,李树刚.断层突水机理分析[J].煤炭学报,1996,21(2):119-123.
[7]廖巍,周荣义,李树清.基于小波神经网络的煤层底板突水非线性预测方法研究[J].中国安全科学学报,2006,16(11):24-28.
[8]张心彬,程久龙,李丽,等.多源信息融合技术在矿井奥灰突水预测中的应用[J].测绘科学,2006,31(6):146-148.
[9]魏久传,李白英.承压水上采煤安全性评价[J].煤田地质与勘探,2000,28(4):57-59.
突水危险性分区 篇3
在充分研究国内外有关煤层底板突水理论与方法的基础上[6,7,8,9], 根据研究对象与研究目的需要, 本文选取3 个含水层进行分析, 即K5、K2太原组灰岩含水层及奥陶纪 ( O2) 灰岩含水层。通过对钻孔数据的整理, 得到3 个含水层的水压和隔水层厚度, 继而计算出各含水层的突水系数; 用隔水层泥岩百分比含量表征隔水层的岩性特征; 在得到突水地质构造及开采情况, 建立起3 煤层底板突水危险性评价体系, 完成了五阳煤矿3 煤层底板突水危险性综合分区, 为制订突水防治措施提供合理依据。
1 煤层底板水文地质特征
1. 1 煤层底板主要含水层
五阳煤矿3 煤层底板主要有5 个含水层, 即K5、K4、K3、K2灰岩含水层组与奥陶纪 ( O2) 灰岩含水层[10], 根据研究需要, 此次只研究K5、K2太原组灰岩含水层及奥陶纪 ( O2) 灰岩含水层。
( 1) K5灰岩含水层。该含水层是距3 煤层底板的第1 个含水层, 厚度为2. 5 m, 至煤层间距平均为28. 7 m, 单位涌水量为0. 001 24 L / ( s·m) , 渗透系数为0. 005 6 m/d。由于K5灰岩含水层厚度小, 且与下部含水层水力联系不强, 对采掘活动影响不大。
( 2) K2灰岩含水层。厚7. 7 m, 至煤层间距平均91. 7 m, 单位涌水量为0. 000 75 L/ ( s·m) , 渗透系数为0. 005 4 m/d。由于K2含水层下部奥陶纪灰岩含水层相距不远, 但在构造裂隙和陷落柱发育的地方极易导通奥陶纪灰岩含水层, 所以对K2含水层进行研究有重要意义。
( 3) O2灰岩含水层。该含水层厚度大, 是最具突水淹井的含水层, 上距3 煤层约130 m, 正常情况下不会直接发生突水, 但可通过陷落柱、断层破碎带、未封闭好的钻孔、垂直越流的岩性通道向矿井充水。
1. 2 煤层底板主要隔水层
根据研究需要, 此次只研究3 个隔水层, 即3 煤层至K5灰岩段隔水层、3 煤层至K2灰岩段隔水层、3 煤层至奥陶纪灰岩段隔水层。
( 1) 3 煤层至K5灰岩段隔水层。厚度为26. 1~ 42. 4 m, 平均厚度为30. 2 m, 主要由黑色泥岩和灰白色砂岩组成, 呈互层状; 砂岩分布于该段隔水层的顶部及中下部, 不但硬度和抗压强度大, 而且对泥岩隔水层也能起到保护作用, 以增加泥岩层的阻水性能。
( 2) 3 煤层至K2灰岩段隔水层。厚度为42. 7~ 55. 4 m, 平均厚度为47. 7 m, 该段隔水层隔水性能较好, 对K2灰岩与K5灰岩之间的水力联系起到重要的控制作用。
( 3) 3 煤层至奥陶纪灰岩段隔水层。厚度为51. 2 ~ 82. 7 m, 平均厚度为67. 1 m, 该段隔水层厚度大, 隔水性能强, 对K2灰岩与奥灰之间的水力联系起到非常重要的控制作用。
2 煤层底板突水危险性评价
2. 1 煤层底板隔水层隔水性能
煤层底板抗水压能力不仅与底板隔水层厚度有关系, 而且与底板隔水层岩性特征也有很大的联系, 此次采用泥岩百分比含量 ( K) 来表示隔水层岩性特征:
式中, h为开采煤层与主要充水含水层之间各泥岩岩层厚度之和; H为开采煤层与主要充水含水层之间总厚度。
依据K值的大小将煤层底板隔水层岩性分为3类, 即泥岩为主型、砂泥岩复合型和砂岩为主型[5] ( 表1) 。
通过对3 煤层底板目标隔水层泥岩厚度的统计, 计算出泥岩百分比含量, 据表1 分析可知, K5含水层泥岩百分比含量平均为57% , 属于砂泥岩复合型, 抗水压和隔水性能中等, 突水的危险性很小; K2含水层泥岩百分比含量平均为28% , 属于砂岩为主型, 抗水压能力强, 隔水性能很弱, 并且与下部的O2含水层有很强的水力联系, 在断层或陷落柱发育的区域, 发生突水的可能性很大, 需要做好防治措施;O2含水层泥岩百分比含量平均为34. 5% , 属于砂岩为主型, 抗水压能力强, 隔水性能很弱, 但O2含水层至3 煤层底板隔水层厚度约130 m, 如没有断层或陷落柱提供导水通道, 发生突水的危险性很小。
2. 2 煤层底板含水层突水系数
依据矿方提供的水文台账及抽水试验数据, 计算出目标含水层的水压, 即K5含水层水压为0. 21~ 3. 26 MPa, 平均1. 74 MPa; K2含水层水压为0. 56~ 3. 88 MPa, 平均2. 06 MPa; O2含水层水压为2. 61~ 4. 75 MPa, 平均3. 68 MPa。
根据2009 版《矿井水文地质规程》中突水系数计算公式得到目标含水层的突水系数, K5含水层突水系数为0. 010 ~ 0. 075 MPa /m, K2含水层突水系数为0. 017 ~ 0. 058 MPa /m, O2含水层突水系数为0. 012 ~ 0. 071 MPa / m。由于K5含水层和O2含水层的突水系数超出临界值0. 06 MPa /m, 所以该含水层属于突水危险区, 需要落实好突水防治措施。
2. 3 地质构造与开采活动
五阳煤矿发育有大中型、高角度正断层和次一级的小型断裂, 矿区内已揭露断层66 条, 其中正断层63 条, 占95. 4% , 断层走向以NEE为主, NE次之。采掘过程中共发现37 个陷落柱, 长轴直径为17 ~ 354 m, 大部分为25 ~ 75 m, 长轴发育方向以NNW为主, 这些陷落柱均不含水。随着开采深度的增加和开采强度的加大, 断层或陷落柱突水的危险性越来越大。
通常开采活动引起矿压及矿压破坏深度的变化。一般来说, 开采煤层越厚、开采深度越大、工作面越长、煤层倾角越大, 矿压破坏带深度越深, 对煤层顶底板的破坏作用越强。依据矿井采掘资料计算出开采矿压, 结果表明, 3 煤层矿压多为5. 6 ~ 9. 6MPa, 中部矿压较大, 达到14. 25 MPa。随着开采深度的增加, 矿压逐渐增大, 底板受采动的影响破裂越严重, 大大增加了断层或陷落柱突水的危险性。
2. 4 煤层底板突水危险性评价分类
煤层底板突水危险性受控于隔水介质条件、含水层条件、导水通道条件和开采活动影响, 因此, 在详细分析煤层底板隔水层岩性—结构特征及突水系数等关键参数的基础上, 将煤层底板突水危险性划分为安全 ( Ⅰ) 、中等安全 ( Ⅱ) 、有危险 ( Ⅲ) 和极有危险 ( Ⅳ) 四类 ( 表2) 。
依据表2 分析得到K5、K2及O2含水层突水相对危险性分区, 借助于GIS空间叠加分析功能完成五阳煤矿3 煤层底板突水相对危险性综合分区 ( 图1) 。由图1 可知, 在断层和陷落柱的附近, 3 煤层底板属于突水有危险与极有危险区域, 开采时需要采取诸如留设防水煤柱等相关防治水措施; 3 煤层底板大部分区域为安全中等区域, 安全区域主要分布在东部边缘。正常情况下3 煤层底板不会出现突水情况, 但随着开采深度的增加、矿压的增大, 断层和陷落柱极易形成导水通道引发突水。因此, 五阳煤矿3 煤层底板需要大力防治断层或陷落柱突水。
3 结论
从含水层条件、隔水层条件、地质构造及采掘活动等方面研究了五阳煤矿3 煤层底板K5、K2和O2含水层及相应隔水层的特性, 建立了3 煤层底板突水危险性评价体系, 划分了3 煤层底板突水相对危险等级。
( 1) 五阳煤矿3 煤层底板断层和陷落柱发育的区域属于突水有危险区与极有危险区, 3 煤层底板大部分区域为中等安全, 安全区离散的分布在底板东北角和南部。结合矿区实际情况, 建议在中等安全区以增大排水量为主, 超前探放为辅; 在危险区采取超前探放和增大排水量同时进行的防治措施, 以避免工作面淹水而影响回采进度。
( 2) 3 煤层底板K5灰岩含水层厚度小, 隔水层隔水性能好, 突水危险性小, 防治水时以疏排为主; 3煤层与O2含水层相距约130 m, 一般不会发生直接突水, 只有通过陷落柱、断层的破碎带、未封闭好的钻孔、垂直越流的岩性通道向矿井充水。因此, 建议对奥灰水、陷落柱水以防为主, 在陷落柱和断层比较发育的地方留设好防水煤柱。
( 3) 随着开采深度的增加, 在采动的影响下, 底板的破裂会更加严重, 发生突水的危险性进一步增加。因此, 有必要加大对陷落柱突水及断层突水的预防力度, 制订相应的突水防治措施。
参考文献
[1]钱鸣高, 许家林.煤炭工业发展面临几个问题的讨论[J].采矿与安全工程学报, 2006, 23 (2) :127-132.
[2]魏久传, 李白英.承压水上采煤安全性评价[J].煤田地质与勘探, 2000, 28 (4) :57-59.
[3]彭苏萍, 王金安.承压水体上安全采煤[M].北京:煤炭工业出版社, 2001.
[4]孟召平, 郝海金, 张典坤, 等.晋城成庄井田煤层气直井开发后煤层底板突水危险性评价[J].煤炭学报, 2014, 39 (9) :1899-1906.
[5]孟召平, 高延法, 卢爱红.矿井突水危险性评价理论与方法[M].北京:科学出版社, 2011.
[6]沈光寒, 李白英, 吴戈.矿井特殊开采的理论与实践[M].北京:煤炭工业出版社, 1992.
[7]李白英.预防矿井底板突水的“下三带”理论及其发展与应用[J].山东矿业学院学报:自然科学版, 1999, 8 (4) :11-18.
[8]张金才, 刘天泉.论煤层底板采动裂隙带的深度及分布特征[J].煤炭学报, 1990, 15 (2) :46-54.
[9]王作宇, 刘鸿泉.承压水上采煤[M].北京:煤炭工业出版社, 1993.