矿井煤底板岩溶水水害防治可行性初探.docx

矿井煤底板岩溶水水害防治可行性初探矿井煤底板岩溶水水害防治可行性初探引言引言张集煤矿 A 组煤底板岩溶水水害防治地面钻探工程是淮南矿区潘谢新区首次进行的一次规模较大的灰岩水文地质地面勘探,该项工程基本查明了太原组、奥陶系地层的岩性组合和厚度特征，以及 1 煤底板隔水层的岩性、厚度和物理力学性质，对灰岩富水性的非均一性有了基本了解，建立了矿井太原组 C3、C3、C3组灰岩和奥灰含水层的水位动态观测网。A 组煤含 1、2、3 煤三层，本井田 2 煤、3 煤缺失。1 煤厚度 0-10.35m，平均 6.99m。1 煤底板隔水层厚度 14.8021.90m，平均 17.67m；受构造影响地段，厚度仅为 1.758.07m，平均 5.72m。第一水平标高-600m，灰岩水头压力 6.256.1Mpa，向深部增大。具有开采煤层厚度大、底板隔水层厚度小、 灰岩水头压力大的特点，因此实现 1 煤安全开采，必须对底板岩溶水害进行有效防治。1 1 不利条件不利条件1.1 区内的西三采区已发现一疑似陷落柱。谢桥矿 2#岩溶陷落带探测资料和东风井-440m 回风道第二次注浆堵水工程资料表明：即使发育到1 煤至 8 煤中的岩溶陷落带内不含(导)水，但是在影响带内，水文地质条件复杂,高角度裂隙易导水。1.2 灰岩水头压力大。在水压6Mpa 条件下开展岩溶水害防治井下工程，两淮矿区尚少先例，难度很大。1.3 底板隔水层厚度小。淮北、皖北矿区，开采煤层距太原组灰岩 50m左右，而本区 1 煤底板隔水层厚度仅为 18m 左右。1.4 突水系数大。据淮南矿区老区 A 组煤安全开采的成功经验，突水系数即每米底板隔水层厚度所承受的最大水压值为 0.05Mpa。按本区 1煤底板隔水层厚度平均为 17.67m 计算，每米隔水层实际承受的水压值为0.345MPa。1.5 疏水降压难度大。矿井-600m 水平灰岩水头压力 6.1Mpa 左右，安全水头值为 0.884Mpa。若达到安全水头值，需降压 5.216Mpa。本期地面钻探工程揭露灰岩的 10 个钻孔，有 2 个孔穿过太灰、奥灰见寒灰，1 个孔穿过太灰见奥灰，1 个孔揭露 C31-11 层灰岩，2 个孔揭露C31-9 层灰岩，3 个孔揭露 C31-5 层灰岩，1 个孔揭露 C31-3 下层灰岩，均未见溶蚀现象和漏水，抽水时最大涌水量仅为 0.29m3/h。10 个钻孔分布在间距 4101040m 的 6 个不同地段，足见灰岩岩溶发育和富水性极不均一，给合理布置井下灰岩放水钻探工程以取得较好的疏水降压效果带来很大的困难。1.6 矿井地处陈桥背斜的东南倾伏端，地层走向呈不完整的弧形转折，北向西、东西向两组断层较发育，构造复杂程度属于中等。部分断层切割煤系及灰岩地层，使 1 煤底板隔水层的连续性及稳定性受到破坏，在采动矿压和水压的综合作用下，可能成为导水通道。1.7 1 煤平均厚度为 6.99m，属单一厚煤层。若一次采全高，底板破坏深度会比中厚煤层开采增大。2 2 有利因素有利因素2.1 灰岩岩溶发育程度和富水性向深部减弱，是岩溶含水层的区域性规律；已有资料表明：本区及相邻矿井亦具有与此相同的规律。谢桥矿 2岩溶陷落柱带探测工程奥灰、寒灰深部岩溶发育、富水性较强，是岩溶陷落影响带的结果，并不具有普遍性。矿井第一水平标高-600m，深度较大，分析认为：灰岩富水性会趋于减弱。2.2 谢桥矿东风井及-440m 水平回风道突水，造成区域太灰、奥灰、寒灰水位下降，具有补给量不丰富，储存量消耗的特征。2.3 谢桥矿-440m 水平回风道突水点涌水量在 1995 年 9 月第一次注浆堵水工程结束时为 344.50m3/h，2005 年平均为 280.78m3/h,减少了63.72m3/h，即涌水量随时间延长有所衰减，补给量与排泄量逐渐趋于平衡。第二次堵水过程中，突水点涌水量渐小，2006 年 8 月 1 日-3 日平均为 200.66m3/h，同年 7 月 30 日，距东风井 315m 的 K4 孔（C31-4层灰岩）水位埋深降至 228.80m，标高约为-202.50m；表明在有奥灰水补给的条件下，疏水依然能使 C3组灰岩有较好的降压效果。2.4 C3组灰岩是 1 煤开采可能造成直接充水的含水层组，含水小、局部中等。该组灰岩中，以 C33 上 、C33 下厚度较大，富水性相对较强。据已有资料，1 煤底板距 C33 上层灰岩 26.0035.60m，平均为27.54m。C31 层灰岩富水性微弱，C32 层灰岩赋存不稳定，可以作为相对隔水层来利用。2.5 岩溶含水层上缓倾斜煤层安全开采，国内外已有大量成功实例，淮南矿区老区亦有很多研究成果和实践经验，其中包括：在受大气降水补给、局部受奥灰水补给的条件下，对 C3组灰岩疏水降压到安全水头值，未