礦井煤底板巖溶水水害防治可行性初探

1、 礦井煤底板巖溶水水害防治可行性初探 引言 張集煤礦A組煤底板巖溶水水害防治地面鉆探工程是淮南礦區(qū)潘謝新區(qū)首次進(jìn)行的一次規(guī)模較大的灰?guī)r水文地質(zhì)地面勘探,該項(xiàng)工程基本查明白太原組、奧陶系地層的巖性組合和厚度特征，以及1煤底板隔水層的巖性、厚度和物理力學(xué)性質(zhì)，對(duì)灰?guī)r富水性的非均一性有了基本了解，建立了礦井太原組C3、C3、C3組灰?guī)r和奧灰含水層的水位動(dòng)態(tài)觀測(cè)網(wǎng)。 A組煤含1、2、3煤三層，本井田2煤、3煤缺失。1煤厚度0-10.35m，平均6.99m。1煤底板隔水層厚度14.8021.90m，平均17.67m；受構(gòu)造影響地段，厚度僅為1.758.07m，平均5.72m。第一水平標(biāo)高-600m，灰?guī)r

2、水頭壓力6.256.1Mpa，向深部增大。具有開(kāi)采煤層厚度大、底板隔水層厚度小、 灰?guī)r水頭壓力大的特點(diǎn)，因此實(shí)現(xiàn)1煤平安開(kāi)采，必需對(duì)底板巖溶水害進(jìn)行有效防治。 1 不利條件 1.1 區(qū)內(nèi)的西三采區(qū)已發(fā)覺(jué)一疑似陷落柱。謝橋礦2#巖溶陷落帶探測(cè)資料和東風(fēng)井-440m回風(fēng)道其次次注漿堵水工程資料表明：即使發(fā)育到1煤至8煤中的巖溶陷落帶內(nèi)不含(導(dǎo))水，但是在影響帶內(nèi)，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單,高角度裂隙易導(dǎo)水。 1.2 灰?guī)r水頭壓力大。在水壓6Mpa條件下開(kāi)展巖溶水害防治井下工程，兩淮礦區(qū)尚少先例，難度很大。 1.3 底板隔水層厚度小?；幢?、皖北礦區(qū)，開(kāi)采煤層距太原組灰?guī)r50m左右，而本區(qū)1煤底板隔水層厚度僅

3、為18m左右。 1.4 突水系數(shù)大。據(jù)淮南礦區(qū)老區(qū)A組煤平安開(kāi)采的勝利閱歷，突水系數(shù)即每米底板隔水層厚度所承受的最大水壓值為0.05Mpa。按本區(qū)1煤底板隔水層厚度平均為17.67m計(jì)算，每米隔水層實(shí)際承受的水壓值為0.345MPa。 1.5 疏水降壓難度大。礦井-600m水平灰?guī)r水頭壓力6.1Mpa左右，平安水頭值為0.884Mpa。若達(dá)到平安水頭值，需降壓5.216Mpa。 本期地面鉆探工程揭露灰?guī)r的10個(gè)鉆孔，有2個(gè)孔穿過(guò)太灰、奧灰見(jiàn)寒灰，1個(gè)孔穿過(guò)太灰見(jiàn)奧灰，1個(gè)孔揭露C31-11層灰?guī)r，2個(gè)孔揭露C31-9層灰?guī)r，3個(gè)孔揭露C31-5層灰?guī)r，1個(gè)孔揭露C31-3下層灰?guī)r，均未見(jiàn)溶蝕現(xiàn)

4、象和漏水，抽水時(shí)最大涌水量?jī)H為0.29m3/h。10個(gè)鉆孔分布在間距4101040m的6個(gè)不同地段，足見(jiàn)灰?guī)r巖溶發(fā)育和富水性極不均一，給合理布置井下灰?guī)r放水鉆探工程以取得較好的疏水降壓效果帶來(lái)很大的困難。 1.6 礦井地處陳橋背斜的東南傾伏端，地層走向呈不完整的弧形轉(zhuǎn)折，北向西、東西向兩組斷層較發(fā)育，構(gòu)造簡(jiǎn)單程度屬于中等。部分?jǐn)鄬忧懈蠲合导盎規(guī)r地層，使1煤底板隔水層的連續(xù)性及穩(wěn)定性受到破壞，在采動(dòng)礦壓和水壓的綜合作用下，可能成為導(dǎo)水通道。 1.7 1煤平均厚度為6.99m，屬單一厚煤層。若一次采全高，底板破壞深度會(huì)比中厚煤層開(kāi)采增大。 2 有利因素 2.1 灰?guī)r巖溶發(fā)育程度和富水性向深部減弱，

5、是巖溶含水層的區(qū)域性規(guī)律；已有資料表明：本區(qū)及相鄰礦井亦具有與此相同的規(guī)律。謝橋礦2巖溶陷落柱帶探測(cè)工程奧灰、寒灰深部巖溶發(fā)育、富水性較強(qiáng)，是巖溶陷落影響帶的結(jié)果，并不具有普遍性。 礦井第一水平標(biāo)高-600m，深度較大，分析認(rèn)為：灰?guī)r富水性會(huì)趨于減弱。 2.2 謝橋礦東風(fēng)井及-440m水平回風(fēng)道突水，造成區(qū)域太灰、奧灰、寒灰水位下降，具有補(bǔ)給量不豐富，儲(chǔ)存量消耗的特征。 2.3 謝橋礦-440m水平回風(fēng)道突水點(diǎn)涌水量在1995年9月第一次注漿堵水工程結(jié)束時(shí)為344.50m3/h，2021年平均為280.78m3/h,削減了63.72m3/h，即涌水量隨時(shí)間延長(zhǎng)有所衰減，補(bǔ)給量與排泄量漸漸趨于平

6、衡。其次次堵水過(guò)程中，突水點(diǎn)涌水量漸小，2021年8月1日-3日平均為200.66m3/h，同年7月30日，距東風(fēng)井315m的K4孔（C31-4層灰?guī)r）水位埋深降至228.80m，標(biāo)高約為-202.50m；表明在有奧灰水補(bǔ)給的條件下，疏水依舊能使C3組灰?guī)r有較好的降壓效果。 2.4 C3組灰?guī)r是1煤開(kāi)采可能造成直接充水的含水層組，含水小、局部中等。該組灰?guī)r中，以C33上 、C33下厚度較大，富水性相對(duì)較強(qiáng)。據(jù)已有資料，1煤底板距C33上層灰?guī)r26.0035.60m，平均為27.54m。C31層灰?guī)r富水性微弱，C32層灰?guī)r賦存不穩(wěn)定，可以作為相對(duì)隔水層來(lái)利用。 2.5 巖溶含水層上緩傾斜煤層平安開(kāi)采，國(guó)內(nèi)外已有大量勝利實(shí)例，淮南礦區(qū)老區(qū)亦有許多討論成果和實(shí)踐閱歷，其中包括：在受大氣降水補(bǔ)給、局部受奧灰水補(bǔ)給的條件下，對(duì)C3組灰?guī)r疏水降壓到平安水頭值，未發(fā)生過(guò)底板灰?guī)r突水事故。謝一礦在-480、-567、-660m水平將巷道直接布置在C31層灰?guī)r中，取得了疏水截流的效果。原謝二礦采納鉆孔和巷道疏水相結(jié)合的