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平禹四礦防治水研究

2015-08-15 00:54:11許江濤
科技視界 2015年7期
關(guān)鍵詞:突水煤柱水文地質(zhì)

許江濤

(河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院,河南 焦作 454000)

1 礦區(qū)概況

四礦位于禹州煤田虎頭山正斷層南側(cè),西部邊界位于楊園~三峰山中峰~宋家寨一線;東部邊界位于蘇王口~三峰山東峰~后袁一線;北部邊界位于寨北~蘇溝~劉垌~五二0糧店一線;南部邊界位于山楊~山李~后袁~東大溝一線;東北距禹州市5km,行政區(qū)劃隸屬禹州市管轄。

本區(qū)為丘陵區(qū),海拔高度為+125.3~+309.35m,相對高差184m左右。區(qū)內(nèi)地勢中間高四周低,西部高東部低,沖溝發(fā)育,有利于地表水排泄。區(qū)內(nèi)地表水系不發(fā)育,僅在井田北部邊界外有發(fā)源于嵩山南麓屬淮河水系的潁河,自西北向東南流過。此外,礦區(qū)內(nèi)還有數(shù)條人工改造的河溪,僅在豐水期補給地下水和匯集地表水,形成季節(jié)性地表徑流。

2 礦井充水因素分析

2.1 充水水源

四礦礦井充水水源主要為地下水,其次為老窯水、大氣降水及地表水。

2.1.1 地下水

二1煤層頂?shù)装搴畬?、?煤層頂板含水層、七2煤層頂板含水層是礦井的直接充水水源,其中六2、七2煤層頂板含水層厚度小,富水性弱,在礦井涌水量中所占比例較小,開采時易被疏干,且六2、七2煤層現(xiàn)已停采,因此二1煤層頂?shù)装逯苯映渌畬邮堑V井直接充水的主要水源。二1煤層底板間接充水含水層是直接充水含水層和礦井充水的補給水源,寒武系含水層和太原組下段含水層為主要補給水源,通過斷層帶對二1煤層底板含水層進行補給,或通過斷層破碎帶直接造成礦井充水或突水。另外第四系含水層也可通過斷層帶或基巖風(fēng)化帶補給上述各含水層。

2.1.2 大氣降水與地表水

礦區(qū)西、南部為丘陵,呈東西走向的剝蝕殘丘地貌景觀。主峰三峰山是由平頂山砂巖組成的單面山地貌,標(biāo)高自西(+325m)向東逐漸變低(200m)。礦區(qū)位于三峰山北麓的斜坡地帶,地面標(biāo)高+180~+140m,坡降達5.34%~10.93%。剝蝕殘丘的兩側(cè),沖溝發(fā)育,切割較深,一般切割深度20~30m。由于地形切割,區(qū)內(nèi)沒有常年性地表水體。

礦區(qū)北、東部被第四系覆蓋,主要為黃土,其次為沖積、坡積堆積物,厚度0~96.16m,對大氣降水向地下水的滲漏補給有一定隔阻作用,加之區(qū)內(nèi)二疊系可采煤層頂板砂巖及石炭系、寒武系各灰?guī)r含水層出露不良,且地表排泄條件良好,不利于降水的滲漏補給。因此,大氣降水與地表水對礦井地下水的補給有限,對井田的開采不會造成大的威脅。

2.1.3 老窯水

本礦及附近煤礦均有大面積的采空區(qū),采空區(qū)積水由大氣降水、地表水和地下水匯集而成,積水量具有明顯的季節(jié)性動態(tài)變化,其通過保護煤柱薄弱點向巷道及工作面充水,本礦排水量的75%來自采六2、七2煤層采空區(qū)。采空區(qū)尤其是老窯分布、積水情況不明,在開采時對老窯水應(yīng)采取防范措施,防止礦井突水。

2.2 充水通道

2.2.1 底板灰?guī)r巖溶裂隙

巷道掘進和煤層開采揭露或接近含水層時,地下水通過巖溶裂隙或底鼓突水的形式向礦井滲水或涌水。

2.2.2 頂板砂巖裂隙

開采初期地下水通過砂巖裂隙以滲水的形式充水,回采冒落后多以淋水形式充水。

2.2.3 斷層

斷層以兩種形式導(dǎo)致礦井涌水或突水。

1)斷層帶以涌水或突水的形式向礦井充水

斷層破壞了上、下不同含水層之間隔水層的隔水性能,在垂向上溝通了相互之間的水力聯(lián)系。礦井疏干時,在高水頭壓力和礦壓作用下,斷層導(dǎo)水性不斷加強,致使間接充水含水層的水通過斷層帶向礦井涌水或突水,對礦井威脅較大。

2)斷層對口部位向礦井涌水或突水

因斷層錯動致使二1煤層頂、底板直接充水含水層分別與其它含水層對接,對口部位含水層中的水將通過斷層直接或間接向礦井涌水或突水。

2.2.4 鉆孔

封孔質(zhì)量不合格的鉆孔和未進行鉆孔封閉的鉆孔,是礦井充水的又一通道,對礦井危害較大,開采時應(yīng)特別重視。

3 防治水措施

(1)認(rèn)真貫徹執(zhí)行礦井地質(zhì)規(guī)程、水文地質(zhì)規(guī)程和煤礦安全規(guī)程。(2)健全礦井地質(zhì)、水文地質(zhì)機構(gòu)、工作制度和責(zé)任制。(3)認(rèn)真觀測、全面收集礦井地質(zhì)、水文地質(zhì)資料,礦區(qū)小煤礦開采、老塘分布及其有關(guān)的水文地質(zhì)資料,以及礦區(qū)大氣降水資料;加強對相鄰礦有關(guān)資料的收集。特別要注重對井田內(nèi)小斷層的觀測和研究,注意小斷層與礦井涌水關(guān)系的研究;對主要含水層水位的長期觀測;對礦井涌水量的長期觀測;注意對觀測資料的整理和保存。(4)加強礦井探放水 。四礦含水層含水性空間差異較大,不同含水層間有一定水力聯(lián)系。礦井開采歷史長,區(qū)內(nèi)鄰區(qū)小煤窯及區(qū)內(nèi)廢棄老巷及老塘有不同程度的積水。這些都給煤礦安全生產(chǎn)帶來極大的威脅。因此,必須加強開采過程中的防治水工作,采掘工程通過或接近斷層、裂隙密集帶、含水層和小煤窯、老巷道、老采區(qū)前,必須認(rèn)真研究以往開采、區(qū)內(nèi)小煤窯開采、水文地質(zhì)及礦井地質(zhì)等資料,準(zhǔn)確預(yù)報水情水患,實施有效的探放水工程。在采煤工作面已圈定但對采面內(nèi)水文地質(zhì)情況不清楚,確定觀測孔孔位,疏放孔孔位,底板注漿加固、堵水層位和注漿孔孔位時,要先進行井下物測工作,探明地下水的富水和通道情況。目前,使用直流電法探測礦井巖溶地下水效果較好,結(jié)論較可靠,費用也比較低。在礦井防治水工作中,必須堅決長期堅持“有疑必探,先探后掘”的方針,真正做到水情不明不生產(chǎn),水患不除不生產(chǎn)。(5)合理留設(shè)防水煤柱。四礦礦以往開采歷史上,大斷層一側(cè)留設(shè)防水煤柱的寬度一般為50m,未發(fā)生過因防水煤柱寬度不夠而引發(fā)礦井突水的事故。建議沿虎頭山斷層應(yīng)留設(shè)不小于50m寬的防水煤柱,以防不測。

[1]鄧寅生,王煥忠,文廣超,等.煤礦水害防治信息化[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2011.

[2]李學(xué)偉,許江濤.平煤寧莊井防治水研究[J].科技信息,2014(11).

[3]劉超.平煤十三礦防治水研究[J].科技視界,2013(11).

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