山寨煤矿顶板含水层涌水规律及其防治对策探析

李承东（华亭煤业集团山寨煤矿，甘肃 华亭县 744112）



山寨煤矿顶板含水层涌水规律及其防治对策探析

李承东（华亭煤业集团山寨煤矿，甘肃 华亭县 744112）

总结了山寨煤矿煤5层顶板含水层的空间分布特征及其涌水规律.针对含水层涌水规律，提出了含水层谁的防治对策，为矿井防治水工作提供了技术保障。

顶板含水层；静储量；导水裂隙带

1　概述

山寨井田位于山寨井田位于华亭煤田或华亭复式向斜的北部。从东到西主要包括东部背斜构造，中部单斜构造，西部向斜及边界断层。山寨井田内岩层按其含水性、含水类型及水力特征，可划分为四个含水层和三个隔水层。含水层从下到上分别为第一、第二、第三和第四含水层，隔水层从下到上分别为第一、第二和第三隔水层。矿井主要涌水水源是顶板含水层水（第三含水层和第四含水层）。

2　顶板含水层空间展布特征

根据收集到的山寨井田及周边矿区的27个钻孔资料，分别获取各含、隔水层（包括煤5顶、底板）底板标高，将各层底板高程网格化模型整合在一起，并按照研究区几何边界将区外的数据白化掉，可获得山寨井田含、隔水层三维空间模型（如图1），三维空间模型精细程度受钻孔数量和深度的制约。由图1可以看出，含、隔水层空间展布受地质构造影响，第四含水层以下，东部到中部平缓，中部到西部急剧倾伏；第四含水层以上，东部到西部延展平缓。

图1　山寨井田含、隔水层三维空间模型

3　顶板含水层特征

第三、四含水层为煤5层的顶板含水层，第四含水层（Ngn1）为一承压含水层，该含水层富水性好；第三含水层（J2y2-3）为一复合含水层，砂岩占该地层的42%，含水层较薄，渗透性及富水性较弱。虽然在第四、三含水层和煤5层之间有很厚的隔水层，但是，根据对导水裂隙带发育高度计算，综放开采所形成的导水裂隙带在井田东部地区已进入这两个含水层，使得其构成直接充水含水层。由于第三含水层富水性较弱，所以，富水性好的第四含水层成为矿井开采的主要的直接的充水水源。

4　顶板含水层涌水规律

煤5层顶板砂岩含水层裂隙发育及富水性总体上都随深度递减，但同时又具有各自不同的特点。

（1）煤5顶板砂岩主要以释放静储量为主，来势猛、衰减快。在开采1101和1102工作面过程中，发生了7次大的突水，矿井瞬时充水强度大，最大一次瞬时水量达150m3/h，矿井停产达33d，影响了矿井的正常生产。几次异常涌水量均显示为从小到大再到小的过程，最后恢复到工作面正常涌水量；1102工作面的几次异常涌水的颜色由乳白色逐渐变透明，这说明其充水水源径流、补给条件差，以为静储量为主。从以往其它矿井类似突水事故的发生、发展过程分析，以静储量为主的涌水有可能瞬时对矿井造成灾难性后果，或可能造成短时间内工作面被淹，后期在工作面低洼处影响综采的正常进行。

（2）煤5顶板砂岩含水层在纵向上（倾斜方向上）水力联系好，而在横向上（走向方向上）水力联系弱。在1101、1102、1103、1104工作面回采过程中，发现随着工作面开采深度增加，涌水量随之增加；工作面横向推进时涌水量常随回采顶板运动规律发生周期性变化，即在工作面周期来压之后一段时期内工作面涌水突然增大，然后慢慢减小。

（3）顶板含水层涌水还与导水裂隙带发育高度有关，矿井开采初期，由于刚好处在东部背斜部位，含水层距煤5层比较近，故导水裂隙带能够到达含水层，从而将含水层水导入井下。但是随着开采深度增加，煤层距顶板含水层越来越远，煤层开采后裂隙带也无法导通含水层，故矿井的涌水量也没有明显增大。

（4）煤5顶板砂岩含水层在特殊的构造部位异常富水。如在东部向斜部位1102工作面发生突水，水量之大前所未有；1103也是在这个部位发生突水的。

5　顶板水害防治对策

（1）对于顶板含水层水，在地面采用瞬变电磁法对富水性进行探查，对异常富水区进行钻探验证及预疏放。

（2）在巷道和工作面掘进过程中先采用直流电法进行超前探查，然后对异常区进行钻探验证及治理。

（3）在工作面回采之前，利用音频电透对工作面内部和顶底板构造及其富水性进行探测，先圈定异常区，然后钻探验证，再进行相应治理。

（4）在工作面回采过程中，进行顶底板含水层及各出水点的水位实时监测，出现异常即停采并进行相应排查和治理。

6　结论

（1）山寨井田顶板含水层主要是以释放静储量为主，矿井开采初期涌水量大，后来逐渐趋于稳定。

（2）井田构造也是影响含水层水释放的一个主要因素。

（3）针对含水层涌水规律，可以采用瞬变电磁法、直流电法及音频透视等方法进行探测，并由目的地就行探放。

［1］甘肃省煤田地质局一四六队.甘肃省华亭煤田山寨井田补充勘探报告.2010，1.

［2］煤炭科学研究总院西安研究院.山寨煤矿水文地质条件评价及五年（2009～2013）防治水规划.

［3］武 强，李周尧.矿井水灾防治［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2002.

李承东（1973-），男，工程师，本科，主要从事煤矿地质、防治水等方面的工作。

TD745.21

A

2095-2066（2016）16-0077-01

2016-5-20