查庄煤矿深部煤层高承压水害特征分析

维普资讯 http://www.cqvip.com ｌｌ４　拭ｊｉ；斜ｌ技　２００８年第４期　查庄煤矿深部煤层高承压水害特征分析　刘德平　（肥城查庄煤矿有限公司，山东肥城摘要２７１６１２）　查庄煤矿自建矿以来共发生３５起突水量大于１０ｍ３／ｈ的水害事故，均为底板承压水害。随着开采深度的不断加大对突水成因进行分　析归纳，有针对性的做好矿井防治水工作，实现矿井的安全生产。　关键词高承压水水害特征分析　中图分类号Ｔ＇／４５　文献标识码Ｂ　１矿井水文地质情况　１．１矿井主要充水含水层情况　太原群第四层灰岩（四灰）厚３．０～７．９６ｍ，平均　５．５ｍ，为８层煤直接顶板。上距７层煤１４．５１～２５．　９８ｍ，平均２０．６ｍ。下距五灰２５～４３．３８ｍ，一般为３４～　３６ｍ。一５０ｍ水平以上，裂隙溶洞较发育，富水性较强，　一５０ｍ以下，岩溶不发育，富水性也逐渐减弱，且不均　一，单位涌水量为０．０００９３～０．４６４Ｉ＿／ｓ．ｍ。局部存在着　五灰的垂向或侧向补给。　本溪组徐家庄石灰岩（五灰）：厚５．５～１０．５８ｍ，平　均８．７ｍ。上距８层煤２２．５～４３．１８ｍ，平均３２～３４ｍ；距　９层煤１６．９～３３．０２ｍ，一般２４ｍ；距１０层煤１４～３７ｍ，一　般１６～２０ｍ；下距奥灰１．４１～１４．５４ｍ，局部地段合层，　为灰色质纯致密厚层状细粒结晶灰岩，岩溶裂隙发育，　单位涌水量ｑ＝０．００１７～１６．１２Ｌ／ｓ．ｍ，水质类型属重碳　酸氯化物钙镁水。富水性不均一，具有明显的块段性　和垂直分带性　奥陶系石灰岩含水层（奥灰）：该层灰岩为煤系地　层下岩溶发育不均匀，具有成层性，划分为８个含水层　段，其中最上一个含水层段含水量最为丰富，直接与矿　井充水有关。从井田内奥灰水文孔统计资料看，奥灰　顶部３０ｍ左右岩溶裂隙不发育，仅在局部地段顶部岩　溶裂隙发育。单位涌水量０．０１７～１６．２０３Ｉ＿／ｓ．ｍ，奥灰　原始水位＋６４ｍ，目前水位＋５１．２８ｍ，水质属于重碳酸　氯化物钙镁水。奥灰与五灰间距１０ｍ左右，由于构造　作用，奥灰极易以水平或垂直方式补给五灰，二者水力　联系极为密切，为主要补给含水层。　１．２主要充水含水层间的水力联系情况　井田内四灰到五灰间距为３０～４３ｍ，根据目前的　开采情况大部分块段四灰可以疏干，但在局部存在着　五灰侧向、垂直补给四灰的通道，导致四灰疏干困难，　以致个别７层工作面回采时底板出水，且水量较大，最　大突水达１４３０ｍ３／ｈ，突水期间五灰水位出现大幅下降，　四灰水压升高，四灰与五灰之间水力联系密切。　五灰、奥灰间距一般１０ｍ，在开采等因素影响下，　＊收稿日期＂－２００￣一０７—１４　作者筒介：文町德平。男，工程硕士，高级工程师。毕业于山东矿业学　院，现任肥城查庄煤矿有限公司矿长，曾发表论文多篇。　五灰、奥灰之间可发生直接水力联系，奥灰水直接补给　五灰。　２历史突水情况统计与原因分析　查庄煤矿自建矿以来共发生３５起突水水量大于　１０ｍ３，ｈ的水害事故，均为底板承压水害。其中，发生一　灰突水１起，四灰突水３起；五灰突水３０起；奥灰突水　１起。从突水量来看，水量小于１００ｍ３／ｈ的突水１７起；　最大水量１４３０ｍ３／ｈ。从出水点标高看，一１５０ｍ以上突　水事故２起；一１５０ｍ至一２００ｍ　ｌ０起；一２００ｍ至一２５０ｍ　７起；一２５０ｍ以下１６起。说明水压增高引起突水几率　大幅增加，采深、水压是影响突水的重要因素。　２．１　深部开采典型水害案例　（１）７５０５工作面七层煤下距四灰２１ｍ，四灰水压　１．１ＭＰａ，突水系数０．１７ＭＰａ／ｍ，工作面揭露一条落差　１．６ｍ的断层，突水量为１５　ｍ３／ｈ，标高一２９６．７ｍ，当面继　续推采７ｍ，第二次底板突水，水量４０　ｍ３，ｈ，继续推采　４ｍ，水量增至５８　ｍ３／ｈ，标高一２９９．４ｍ，工作面改造后推　采１２ｍ，第三次底板出水，水量１３０　ｍ３／ｈ，造成二次停面　改造，改造后推采９ｍ，第四次底板出水，面前水量６ｏ　／ｈ，出水点标高一２８５．６ｍ。　（２）７８０２工作面下距四灰１９．９ｍ，四灰水压０．８１　ＭＰａ，突水系数０．１ｌ３ＭＰａ／ｍ，工作面推采１５０．３ｍ时，由　于受一条落差０．９ｍ断层影响，老空底板渗水，在７８００　泄水巷测水堰测得水量１３５ｍ３／ｈ，出水后被迫停面。　（３）７９０１机巷施工至１４拌点前６９ｍ时遇一条落差　４０ｍ的正断层，断层带破碎，裂隙发育，在巷道迎头右　肩处出水，最大突水量３０９ｍ３／ｈ。　（４）７９０５工作面五灰水压４．１８ｂｌＰａ，突水系数　０．０８７６ＭＰａ／ｍ。２ＯＯ６年１月１４日，推至１０１ｍ时，接近　落差为１．３—３．６ｍ的ｃｆ７断层，矿压显现，出口处老空　排开始底鼓，０：５０分出口门子口上１０ｍ面前出现淋水，　１：２０分在出口位置发生底板渗水，出口沿工作面２５ｍ　范围内发生底鼓，支柱钻底严重，靠面侧底板出水　１０ｍ３，ｌｌ，其后水量迅速增大至７００ｍ３／ｈ，７：０５分工作面　被淹没。该面出水点的标高为一３１０．４ｍ，水量稳定在　１４３０ｍ３／ｈ。　２．２深部煤层开采底板突水原因分析　（１）突水系数较大。突水系数均超出《煤矿防治水　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第４期　东髓茬斜枝　１　１５　条例》规定的“工作面突水系数，即在正常块段不超过　０．１　ＭＰａ／ｍ，构造复杂块段不超过０．０６　ＭＰａ／ｍ”的要求。　突水地点的突水系数均接近０．１　ＭＰａ／ｍ。　（２）突水多由隐伏构造引发。隐伏断裂的存在为　底板突水提供了有力的通道，实践证明８５％的突水都　是由于断层和隐伏裂隙造成的，查庄煤矿深部突水多　为七煤工作面底板出水，是由于七煤构造复杂，落差　３ｍ以下的断层极为发育，且无规律，断层延展长度短，　尖灭快，在工作面两巷未揭露而在工作面内隐伏，在回　采前难以针对这些断层进行工作面改造，留设断层防　层煤的底板破坏深度为１０．Ｏｍ；１０２层煤的底板破坏深　度煤为８．Ｏｍ。据钻探资料，就１０２层煤而言，其底板至　五灰顶板最小厚度为１３．４１ｍ。而１０２层煤开采以后的　破坏深度达８ｍ，再加上五灰以上中粒砂岩裂隙水使五　灰承压水头上升，实际有效隔水层厚度变小，最后导致　承压水沿煤层底板裂隙导出。在构造薄弱地段，地下　水则更易克服岩层结构面的阻力，使水压直接作用于　煤层底板，更容易造成底鼓而出水。　（５）深部疏降在局部地段不彻底。灰岩岩溶发育　在垂向上具有明显分带性，查庄煤矿一１５０ｍ以上五灰　治水煤柱，一经揭露，在矿压作用下，断层活化充水，裂　岩溶发育，井下钻孔的单孔涌水量平均为１１０ｍ３／ｈ，　隙裂开度加大，沟通含水层，诱发工作面突水。　一１５０ｍ至一２５０ｍ单孔涌水量平均约为４０ｍ３／ｈ左右，　（３）对矿井深部的采掘工作面的水文地质情况探　一２５０以下平均２０　ｍ３／ｈ左右，个别钻孔单孔涌水量可　查不细。虽然查清了矿井的边界及浅部水文地质条　达到８０　ｍ３／ｈ左右，一２５０ｍ以下四灰、五灰裂隙发育极　件，但矿井深部的水文地质条件依然没有查清，特别是　不均一，裂隙的连通性差，裂隙发育呈各向异性，进行　对掘进工作面前方落差５　１５ｍ的断层；采煤工作面内　疏放难以达到使水位整体下降的效果。　隐伏构造，缺少有效的超前探查。　（６）五灰注浆改造的难度大。开采加深，水压升　（４）矿压对底板的破坏程度加大是导致突水的另　高，注浆压力随之升高，再加上注浆管路长，阻力大，管　一重要因素。实验证明，煤８开采一３３０ｍ水平底板破　路很容易沉淀堵塞，钻孔注浆量小甚至注不进浆去，一　坏深度３６．５ｍ，煤９开采一３００ｍ水平为１４．２ｍ，随着开　旦开采，在矿压和水压的作用下，底板破坏深度与含水　采深度的变化系数为０．０２７，在正常块段７层煤的底板　层沟通，极易造成突水。　破坏深度为１１．Ｏｒｅ；８层煤的底板破坏深度为１２．Ｏｒｅ；９　（上接第１１３页）奋斗目标。　报、宣传栏等，进行设备档案管理的宣传教育，使职工　２．２采取措施　群众充分认识到设备档案管理的重要性和迫切性，从　（１）完善了设备档案管理相关制度。主要建立和　思想上得到了根本的认识和提高。　健全了档案管理制度和相关考核制度。在原有管理制　（３）ＪＪｎ强专业技术培训。组织相关人员学习《档案　度的基础上，增订了岗位责任制、管理人员工作制度、　法》、《肥城矿业集团公司档案管理制度》；根据集团公　档案收集、整理、归档、保管、统计等各种制度。　司关于转发《肥城矿业集团公司档案管理制度》的通知　①管理部门应集中统一、科学地管理好设备档案，　和上级制定的档案工作法规文件的精神，对档案管理　维护档案的完整、系统、准确、安全和整洁，并及时、准　员进行专业知识和方法的培训、定期举办专题讲座、外　确地提供利用。因工作严重失职，造成档案原件遗失、　出学习和参观、派设备档案管理人员到大专院校进行　缺漏、污损以致无法使用，借出无法收回等，管理人员　短期脱产培训，在业务上提高管理人员的素质，在制度　应负主要责任。能够补救的除及时进行补救外，对责　上提高他们的管理水平。在岗位上固定人员，防止出　任人进行处罚。　现档案管理岗位人员变动快的弊端，做到档案管理的　②实行了档案管理抵押金制度，相关人员根据责　持续性和衔接性。　任大小缴纳一定的抵押金与其责任挂钩，根据成绩和　（４）加强资金投入。按照规定，为确保档案的安　责任进行奖惩。　全，力争提供符合存放档案条件的库房。档案库房的　③新进设备索取档案制度，由拆箱负责人收集齐　管理必须做到防盗、防火、防潮、防虫、防尘，经常检查，　全，交设备管理员，设备管理人员必须在设备进货２日　发现问题及时解决。加强对档案管理的资金投入，根　内把设备资料上交档案室入档，否则追究责任人的责　据现代化管理的需要，购置了计算机和相关软件，逐步　任。　实现档案管理的办公自动化，积极主动地开展档案的　④制定资料丢失责任追究制，保证所有机电设备　利用工作，提高设备档案管理的水平。　档案资料的完整和齐全，责令丢失、损坏图纸资料的　责任人进行赔偿并对其刑事责任进行追究。　３实施效果　⑤建立、健全档案、资料的统计制度，对档案的收　通过采取一系列的措施，提高了机电设备档案归　进、移出、保管、利用、销毁等情况进行统计。　档率，使公司档案管理工作实现了规范化、制度化、正　⑥建立时限制度，设备资料提交、入档、借阅等都　规化，设备档案资料归档率保持在了９８．５％以上，在集　有时限规定，规定借阅资料的最大期限为１个月，超过　团公司历次检查中得到好评，并在集团公司内部各单　时限，进行罚款。　位中名列前茅。　（２）ＪＪｎ强了宣传教育工作。利用会议、条幅、黑板