平顶山十三矿突水特征与原因分析.docx

欢迎光临安全人之家 https:/ 平顶山十三矿突水特征与原因分析 矿井突水是威胁煤矿安全生产的重要灾害之一。对突水机理及突水 危险性评价和预测是解决突问题的关键技术基础， 构造裂隙是造成煤 层底板突水的主要因素。平顶山十三矿是 1 座设计能力 180 万 t/a 的 大型矿井，矿井水文地质条件复杂，在生产过程中出现了 2 次较大的 突水事故。 井田煤系地层属于石炭二叠纪， 二叠系已煤组的二 1 煤 （或 已 16-17 煤层）为该矿井的主采厚煤层。煤田分布在汝河和沙河之间 的分水岭地带，构造形态为一地垒型的复向斜构造，四周受接近东西 向两组张性断裂的控制，形成一多边形的地垒型断块，由于煤田相对 抬起，切断了与周围区域含水层的直接水力联系，阻隔了区域基岩地 下水向井田的侧向补给，使本井田成为一相对独立的水文地质单元。 1 采面概况及突水过程特征 平顶山十三矿目前开采已组煤层，发生的 2 次突水事件分布在已一 和已二的 2 个采区。第一次突水发生在已 15-1712010 采面，该采 面位于一水平已二采区东翼第一区段，东至侯村保护煤柱线，西到上 山保安煤柱， 北至防水煤柱， 南部尚未布置采面。 采面走向长 1 285m， 倾斜宽 130m，采面煤层倾角平均为 26，煤层厚平均为 5.28m。采煤 方法为走向长壁，沿煤层顶板放顶煤一次采全高，工字钢金属支架支 护（图 1） 。第二次突水发生在已 15-1711090 采面，该采面位于一 水平已一采区东翼第五区段，东邻襄郏背斜轴部，西至上山和东风井 保安煤柱线， 南北均未布置采面。 回采走向长 1 090m， 倾斜宽 128m， 采面煤层倾角平均为 20，煤层厚平均为 5.4m。巷道掘进沿煤层走向 欢迎光临安全人之家 https:/ 和顶板施工，工字钢金属支架支护。采面里段采煤方法为分层综采， 采高 2.2m 左右，全部陷落法管理顶板（图 2） 。 图 1 12010 工作面平面示意图 图 2 11090 工作面平面示意图 1999 年 12 月 27 日 12:20， 12010 采面切眼里帮下机头以上 711m 范围内底板突水，标高-236.4m，最大突水量 240m3/h，12h 后衰减为 227 m3/h。28 日 15:30 测得二灰水位开始以 0.15m/d 的速度下降，突 水过程呈现出水量相对稳定的非稳定流状态。 29 日 0:00 后相对稳定， 15d 后水量稳定在 150 m3/h。 2002 年 11 月 15 日 15:00， 11090 采面采空区侧底板有水涌出， 水量 为 56 m3/h；18:00 水量增大到 150 m3/h，同时听到采面有响声， 并伴有煤尘飞扬，14#架后底板鼓起 0.4m，水伴着大量煤沿运输机和 支架间人行道奔涌而下，最大突水量达 435 m3/h，采面下出口封顶 后的平均出水量为 300 m3/h，采面突水点标高由-496.6m 上升至 -457.4m。由于突水最较大，致使机巷最高点（-457.4m）以里共淹没 巷道 508m，最高点以外自流 850m。30d 后，水量稳定在 168 m3/h， 水温在 38左右。 总之，2 次突水具有突发性、矿压显现明显、水量大且稳定、水温 高等特征。 2 突水原因分析 欢迎光临安全人之家 https:/ 2.1 水文地质条件 已 15-1712010 采面煤层直接底板为黑色的砂泥岩互层， 厚 2.14m。 老底为细砂岩，厚 7.71m。采面区段岩层平均倾角为 28，掘进过程 中揭露断层 28 条，走向大致为 NE，最大落差 10m（图 3） 。11090 采 面直接底为砂质泥岩，厚 1.83.25m；老底为细砂岩，厚 6.9m。采 面在掘进期间共揭露大小断层 17 条，影响走向长 398m，断层组的 2 条主要断层间距 23m，对采面影响较大（图 4） 。两采面下部为晚石 炭世上古生界石炭系太原群上部灰岩段 17 层和寒武系（表 1） 。 表 1 煤层与底板地层情况表 古生界 二叠系 已煤段 已 15-17 煤厚 10.6m 裂缝承压水 砂泥岩厚 8.1m 石炭系 上部灰岩段 一灰岩厚 10m 岩 溶 水 欢迎光临安全人之家 https:/ 二灰岩厚 8.0m 三灰岩厚 7.8m 砂泥岩段 砂泥岩厚 16.6m 下部灰岩段 四灰岩厚 7m 五至七灰岩厚 7.4m 铝土岩厚 8.2m 寒武系灰色白云质灰岩 图 3 12010 采面水文地质单元示意图 图 4 11090 采面水文地质单元示意图 已 15-1712010 采面处于正断层 F2（63，H47m） 、F6 （77,H=52m）之间，风巷上部有正断层 F3（65，H=11m） 、F4 （58，H=18m） （图 3） 。11090 采面南北