鳥山礦首采區(qū)礫巖含水層下開采可行性研究1

1、 鳥山礦首采區(qū)礫巖含水層下開采可行性研究 摘要：鳥山礦設計能力120萬t/a，根據(jù)鳥山煤礦初步設計，首采區(qū)為一水平南四采區(qū)主要開采3號煤層，3號煤距石頭廟子組礫巖裂隙含水層平均70m左右，一旦開采，導水裂隙帶高度波及上部礫巖含水層，因此，鳥山煤礦首采區(qū)回采面臨的主要問題就是頂板礫巖含水層威脅，本文主要針對3號煤層上部的礫巖含水層進行研究，以達到3號煤層安全回采。關鍵詞：礫巖含水層 導水 可行性 措施1.引言石頭廟子組礫巖含水層厚度大，富水性具不均一性，相對富水異常區(qū)分布大部分位于構造破碎帶附近，主要是斷層附近區(qū)域，大致呈南北條狀分布，特別是斷層交匯、切割的密集帶，往往是造成突水的導水通道。2.

2、礫巖含水層特征根據(jù)水文地質勘探抽水試驗資料，石頭廟子組巖芯一般完整，堅硬，硅質膠結；局部受構造影響，巖芯破碎，裂隙發(fā)育。含水層單位涌水量0.15061.059l/sm，富水性中等強，正常地段一般裂隙較發(fā)育，富水性中等；局部斷裂構造帶及其伴生小斷層密集部位裂隙發(fā)育，富水性強。該含水層礦化度為257.61483.74mg/l，水化學類型主要為hco3-ca、hco3-naca、hco3-camgca型。石頭廟子組礫巖含水層相對富水異常大致呈南北條狀分布，相對富水異常區(qū)分布大部分位于構造破碎帶附近，主要是f15、f34、f77等斷層附近區(qū)域，而且異常區(qū)分布相對集中。綜上所述，礫巖含水層富水性具不均一

3、性，受南北向斷層及北東向斷層影響，在斷層帶及其附近，特別是斷層交匯、切割的密集帶，裂隙發(fā)育、富水性中等-強，對煤礦安全生產(chǎn)存在直接影響。3. 對礫巖含水層開展的專題研究3.1開展水文地質條件綜合評價1）主采煤層頂板主要含隔水層空間展布特征研究：對首采區(qū)主要含隔水層進行詳細層段劃分及含隔水性評價，對其空間展布特征進行分析。2）地下水動力場研究：對首采區(qū)地下水補、徑、排條件、地下水流場以及含水層之間的水力聯(lián)系等進行分析研究。3）水文地球化學研究：分別在礦區(qū)地表水、水源井、水文孔以及井下出水點等地點采取水樣，在實驗室通過測試地下水水化學組分，包括ph、礦化度、總硬度、總堿度、k+、na+、ca2+等

4、離子來研究地下水的水文地球化學特征、賦存條件、各含水層水力聯(lián)系等。4）首采區(qū)水文地質條件綜合分析及評價：對首采區(qū)水文地質條件進行綜合分析及評價，掌握3號煤層上部礫巖含水層的富水性、導水通道、充水水源等，對煤層開采可行性奠定了基礎。3.2開展礫巖含水層充水規(guī)律研究1）分析原始礫巖含水層的富水規(guī)律：綜合鶴崗礦區(qū)其他礦井相關地質資料及采動對含水層的揭露情況，從含水層水文地質參數(shù)空間分布、地質構造控制作用、含水層揭露部位的涌突水特征與含水層露頭補給條件方面，綜合分析石頭廟子組含水層富水特征。2）運用沉積分析方法對含水層進行精細劃分：通過分析地面三維地震探測成果，鉆孔抽水試驗、含水層厚度、巖性巖相測井、

5、流量測井、簡易水文觀測、水化學測試數(shù)據(jù)等，運用沉積分析方法對含水層進行精細劃分。3）首采區(qū)煤層頂板含水層富水性分區(qū)研究：利用gis的空間疊加技術綜合評價首采區(qū)煤層頂板含水層富水性，并對首采區(qū)煤層頂板含水層富水性分區(qū)進行研究，為未來井下探放水設計以及頂板水害防控提供決策依據(jù)。4）地下水滲流場的動態(tài)模擬：以礦井水文地質資料為基礎、結合上覆含水層的分區(qū)特征，通過對砂巖裂隙含水層的賦存特點、含水層與煤層空間關系的研究，采用地下水模擬軟件gms建立礦區(qū)水文地質的概念模型和數(shù)值模型，模擬鳥山礦首采工作面井下疏排水以及開采過程中含水層地下水流場、含水層水位變化、含水層疏降時間，以及采動影響對砂巖裂隙水滲流場

6、的影響。3.3開展深部厚煤層綜放開采覆巖破壞預計與實測研究1)鶴崗礦區(qū)厚煤層綜放開采覆巖破壞高度理論研究：結合礦區(qū)其他礦井導水裂縫帶高度實測結果，綜合采用統(tǒng)計回歸、經(jīng)驗類比、理論分析、相似模擬和數(shù)值模擬的手段對鶴崗礦區(qū)厚煤層開采造成的覆巖破壞規(guī)律進行理論研究。2）厚煤層綜放開采覆巖破壞高度的實測研究：采用的方法為井下仰斜孔導高觀測方法，實測的內容包括采前鉆孔裂隙發(fā)育和采后采動裂隙發(fā)育特征，通過在首采工作面回采前布置采前觀測孔，回采過程中布置采后“兩帶”觀測孔，進行實測研究，得到鳥山煤礦覆巖破壞高度、覆巖裂隙分布特征。3）覆巖破壞與頂板含水層滲流耦合研究：在覆巖破壞高度與特征實測的基礎上，采用數(shù)

7、值模擬建立覆巖破壞與滲流耦合的數(shù)值模型，與相關實驗室與理論研究成果進行比較分析，研究煤層采動影響下裂隙巖體滲流量與采動應力的關系，指導礦井涌水量預計，為水體下安全開采提供依據(jù)，指導巨厚礫巖含水層下安全開采。3.4開展首采工作面掘采不同階段涌水量預測分析1）鶴崗礦區(qū)礫巖含水層下初采期間涌水量調查分析：系統(tǒng)調查礦區(qū)范圍內礫巖含水層下工作面回采期間的涌水量，分析礫巖含水層初采期間的充水規(guī)律。2）采掘條件下含水體結構及滲流特征演化研究：對礦井天然和采掘條件下含（導）水體滲流特征進行分析；并對采掘條件下不同階段涌水量構成進行分析研究。3）礦井不同采掘階段涌水量預測：利用研究得出的鳥山礦井不同采掘階段涌水

8、量的預測方法，按照時空分區(qū)預測礦井涌水量的方法，分別對礦井首采區(qū)、掘進和首采面回采階段涌水量進行預測。4）礦井排水系統(tǒng)和排水能力評價：根據(jù)預測的不同采掘階段的涌水量，依據(jù)煤礦防治水細則，完成對礦井、首采區(qū)和工作面排水系統(tǒng)的評價，并提出改進和完善排水系統(tǒng)的合理化建議。4.首采區(qū)水害防治技術管理4.1明確煤礦水害防治工作責任，健全工作體系明確防治水組織機構，建立健全各級水害防治工作責任制，落實專門的防治水技術人員、探放水專業(yè)隊伍以及探放水專用設備，明確責任，根據(jù)實際情況，建立健全水害事故應急救援預案，做到機構、人員、設備、設施、資金“五到位”。4.2落實煤礦水害防治工作機制嚴格監(jiān)督水害防治技術措施

9、審批，定期進行水患綜合排查，查明礦井水文地質條件，不斷開展對斷層、含水礫巖層的普查工作，通過收集資料，建立防治水基礎資料檔案，落實保障防治水安全的技術措施、管理措施，提高礦井防范重特大水害的綜合能力。4.3 加強科技攻關，提高煤礦水害防治技術水平 與各科研院所開展水害防治技術攻關和科學研究，重點研究3號煤層上部含水層突水機理與防治技術，加大防治水科技投入，積極運用新技術和先進實用技術，同時不定期組織水文地質專家進行“會診”，在確保安全的情況下方可生產(chǎn)。5.結 語鳥山煤礦3號煤層首采工作面的安全回采對鶴崗礦業(yè)公司長遠發(fā)展具有重要意義，通過對3號煤層上部含水礫巖層的深入研究，摸清含水層的水文地質情況，強化水害防治理念，充分利用科技手段，確保鳥山煤礦3號煤層首采工作面安全回采。參考文獻1. 陳兆鳳，黃坤升，駱志兵.崔木煤礦立井井筒松散礫巖含水層段壁后注漿技術j.建井技術