①周围小煤窑出水影响
例如:1996年11月26日由于刘家沟小矿违规开采造成突水。使奥灰水直接由北翼老空透入泻水巷其最大突水水量为351M3/h后稳定在320M3/h。造成整个矿井停产两个月。
1998年8月22日由于连续两天降雨,注浆中断造成地下水反压通过F924断层导入刘家沟及九矿老空造成两处突水,致使+15大巷泻水巷猛增,最大涌水量417.3M3/h,同时在泻水巷上方30070采空区突水,水量最大1119.2M3/h,造成矿井停产20天。
②采空区积水影响
近期对九矿安全有威胁的是2505采空区内部有大量积水,25072上顺槽掘进期间已进行了打钻疏放,但不排除个别低凹处有少量积水。
从突水次数与突水水量关系图可以看出九矿采空区水水害出水量主要集中在5~10M3/h之间多数对生产影响不大,也有例外如1989年12月在33052下顺槽巷道下邦底角突然出水,水量来势迅猛,其最大涌水量50M3/h造成停产48小时。
四、薄层灰岩水害:
九矿井田石炭系灰岩共九层,其中有记录的薄层灰岩水害共计26次其中C3L2
灰岩23次、C3L8灰岩3次。
2C3L2灰岩含水层厚度为4.25~6.94米,平均5.96米,为一11、一2煤层顶板含
水层,虽有裂隙和小溶洞,但含水性小属岩溶裂隙承压水,上距二1煤层118.64~146.57米,平均135.2米。据简易水文观测资料,该段冲洗液消耗量达1.5M3/h与4.5M3/h各一孔,其余均小于0.5M3/h,说明该段岩溶与裂隙发育不均衡。
据历年矿井开采资料,C3L2灰岩含水层共发生出水23次,出水量为2~20M3/h。另外,与C3L2含水层有关的混合出水2次,出水量5~15M3/h,开采下夹煤前,C3L2原始水位标高为161.06米,从C3L2出水标高图看出随着下夹煤逐渐开采,其水位随
一2之降到±0以下,说明C3L2灰岩水的水位随开采深度的增加而降低。九矿现一11、2两层煤已不开采,近10年来C3L2灰岩含水层涌水量一直保持在12M3/h时左右,对矿井充水影响不大。
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L2出水标高图 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 0 5 10 15 20 25
图5-1 L2出水标高图
C3L8灰岩含水层是二1煤层回采期间间接充水含水层,它位于二1煤层下38~62.13米,平均为48.82米,灰岩层厚度0~5.13米,平均3.85米,属岩溶裂隙承压水,岩溶裂隙发育不均衡,一般是通过地质构造向工作面进水。九矿巷道及钻孔实际揭露5处,其中-250并列回风上山巷道实际揭露无水。-420轨道上山巷道实际揭露出水量5M3/h,-420回风上山打钻疏放,最大出水量10M3/h,实测水压0.65MPa,-420胶带上山(下段)实际揭露出水量8M3/h,煤仓下口通风行人巷实际揭露出水量5M3/h。证明我矿生产区域内C3L8灰岩含水层浅部富水赋水差异性大,深部赋水性不明确。
从突水次数与突水水量关系图不难看出九矿薄层灰岩水害次数较多但出水量较少。由于岩溶裂隙发育不均衡、赋水性差、其连续性和补给条件差、巷道直接揭露时以消耗静水储量为主,并随时间的延续水量将逐渐减小且趋于稳定或自行被疏干,对开采二 1煤层不会有很大的威胁。若遇断层(带)或采掘活动的影响.有可能发生突水而造成水害事故。有时因瞬时突水量大而影响到采面及井巷工程的施工,甚至使采面或水平被淹造成停产,直接威胁矿井的安全生产。
例如1985年6月24日,鹤壁煤业集团五矿南翼二水平中间下山,因揭露1条东西向落差仅为0.4m的张性断层,造成C3L8灰岩突水,突水量最大达1201 M3/h,
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使二水平险些被淹,全矿停产l天虽然此种情况并不多见,但对生产地区的并巷工程威胁很大,应注意防范。[6]
图5-2 五矿南翼二水平出水示意图
五、厚层灰岩水
九矿的厚层灰岩水相对应的是奥陶系灰岩水。本区的奥陶系灰岩含水层厚约600m,属裂隙岩溶承压水,岩溶裂隙发育,富水性强,在井田西部有大面积出露,沟谷发育,冲刷良好,有利于大气降水的补给及地下水迳流的聚集,是主要的含水层之一。
根据矿井开采资料,历年采掘中O2灰岩有关的出水次数最多,水量1—4090M3/h,最高突水点标高为+40m,突水压力为1.04MPa,发生混合出水2次,出水量3—15M3/h。说明奥陶系灰岩含水层是矿区含水性极强的含水层,也是矿井安全生产的主要威胁之一。但伴随我矿开拓水平的延伸,下部大断层较少,该含水层距二1煤较远,故给生产造成的威胁与以前相比会减少,但也不能排除其通过构造向矿井进水的可能性。因此,在今后生产中,应密切注意断层与该含水层的水力联系,防止突水事故的发生。该含水层上距二层灰岩含水层31.9~70.4m,一般为47m。
例如:1980年12月26日南126工作面回采到F193断层处由于断层两边已采防水煤柱不足,造成岩层抗张强度减弱,使奥灰水顺断层带突入,最大涌水量4090M3/h。后经地面注浆直到1981年10月才恢复生产,造成停产22个月。
六、断层水
根据九矿现有资料分析,下部大断层不太发育,主要断层为九矿与四矿的F7
边界断层及新副井北部的F153断层带。F7断层根据四矿实际揭露,该断层不导水,
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九矿位于断层的下盘,已按规定留设了断层煤柱,预计威胁不大。F153断层为我矿下夹煤与二1煤分界断层,落差320m左右,二1煤与对盘O2灰岩对接,在对附近开采时必须按规定留设防水煤柱。
从历史统计资料和突水次数与突水水量关系图可以看出,由于采取了相应的防治水措施在巷道掘进直接揭露断层水时出水量都在5M3/h以下,对矿井生产危害性并不大,只有在破坏了相应的保护煤柱或改变了断层周围岩体的位置,造成断层面的相对移动时,才会发生较严重的突水事件。
表5-2突水类型与水量情况表
突水量m3/突水 次突数水水源 ≤5 ≤10 ≤≤≤122≤50 ≤70 <500 >1000 合 计 105 8 23 23 22 5 15 5 3 5 0 5 50 潜水 L2 O2 老窑水 断层水 山西组砂岩水 周边小煤窑水 L8 6 13 8 17 5 1 17 7 3 1 4 3 1 1 1 6 1 1 4 2 1 1 6 2 1 4 4 1 1 1 3 3 1 4 5 1 3 1 2 1 从上述水害类型划分方法中可以看出,根据出水水源为基础的水害模式进行划分的水害类型对九矿水害分类最准确,能够细致反映各种水害对矿井的危害。并为九矿积累针对性的提出防治水经验和措施提供分类依据。
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结 论
根据历史资料统计分析可以看出九矿属于水害严重的大水矿,特别在开采一11与一2该矿水文地质条件2煤层时属水文地质条件极复杂(型)矿井,其主要原因是:复杂,充水水源含量丰富,补给量大,充水通道(断层)发育,造成多次突水及淹井事故。开采二1煤以来,虽然水文地质条件有所改变但水害防治工作仍十分严峻,由于周边小煤窑较多,其活动范围大部分在我矿留设的断层防水煤柱附近,随时都有突水的可能。因此搞好水文地质工作,对水害事件进行预测预报并解决水害问题对矿井安全开采和取得较好的经济效益有重要的现实意义。
本文通过对九矿的水文地质条件和水害情况进行分析得到以下结论: 一、九矿的主要含水层为第四系砂砾岩含水层、山西组砂岩含水层、石炭系L2、L8灰岩含水层和奥陶系灰岩含水层。这些含水层只有山西组砂岩含水层是直接充水含水层,其他含水层水都是通过构造或人为采动影响进入矿井。
第四系砂砾岩含水层主要在打新井和建矿早期发生过水害事件。直接揭露此含水层时不会对矿井造成重大危害,但第四系砂砾岩水可以在采空区形成采空区水对下水平开采造成威胁。
山西组砂岩含水层出水次数多,出水水量小、出水形式为淋水或涌水、 一般对生产威胁不大,但山西组砂岩水的淋水或涌水造成工作环境恶化,短时间影响生产,造成生产成本增加。
石炭系L2、L8都属于岩溶裂隙承压薄层灰岩水,含水性差异大。在采掘过程中可利用物探仪器探查其区域和赋水性,对赋水区提前输干。
奥陶系灰岩含水层属厚层裂隙岩溶承压水,岩溶裂隙发育,富水性强,大气降水的补给及地下水迳流的聚集有利,是对生产造成威胁和重大危害的主要含水层。
各充水含水层的充水性取决于各含水层的充水能力;地下水的赋集与运移主要受到构造的控制因素。
二、根据出水模式划分的九矿水害类型为第四系冲积层水、砂岩含水层水、老空水、薄层灰岩水、厚层灰岩突水、断层水、六种类型,能够对九矿造成重大
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