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矿井充水途径及其特征

作者:职业培训 时间: 2025-01-14 01:03:36 阅读:606

根据对大平井田地质、水位地质、含(隔)水层空间分布规律及其构造特征的分析,可以得到大平矿主要导水通道及其基本特征如下:

(一)煤层顶板裂隙导水通道

造成大平矿井二1煤开采突水的主要导水通道有发育于顶底板岩层中的天然构造裂隙和由于工作面回采产生的顶板岩层冒落形成的导水裂隙通道。这两种裂隙通道会导通砂岩含水层水进入矿井,特别是当煤层开采形成的导水裂隙带高度较大时,还有可能导通第四系孔隙水和地表水,造成矿井突水。

采煤工作面回采后顶板冒落所形成的垮塌,裂隙属典型的采矿扰动类导水通道。矿床开发开采以后,由于在地下形成采空空间,如果没有专门顶板管理技术,则必然造成采空区上方岩层的变形、移动、破坏,甚至形成开裂、离层或碎块状垮塌。采空区顶板岩层的破坏变形形态与规律会受到采空空间几何结构、顶板岩性及其组合、矿床产状及采矿方法、岩石应力环境及其受力状态等多种因素的控制,不同条件的组合会产生完全不同的顶板岩石变形破坏特征,但就一般规律而言,采空区上方可划分出3个不同性质的破坏和变形影响带:冒落带、导水裂隙带、整体移动带。

1煤层直接顶为泥岩,基本顶为中等硬度的砂岩,回采工艺为炮采放顶煤一次采全高,利用此方法采煤,回采使得直接顶垮落,顶板的完整性遭到破坏,同时导致顶板裂隙增多,增大形成导水通道。而当导水裂隙与上覆含水组(段)沟通时,就会造成顶板突水灾害发生。煤层顶底板砂岩水危害评价标准是冒落带以及采动裂隙的发育高度。

1煤开采的直接顶板为太原组L1-4薄层灰岩,当煤层开采时,L1-4薄层灰岩处在煤层顶板冒落带范围内,其灰岩水会直接涌入矿井,对矿井安全开采造成影响。

(二)煤层开采底板破坏式导水通道

由于二1煤底板相对隔水层较薄,平均厚度仅为12m,这个厚度已经相当于大多数相似矿井的底板破坏深度。二1煤底板所承受的水压较大,在采矿扰动和底板水压的共同作用下,很容易产生工作面底板导水裂隙导通L7-8薄层灰岩出水。在构造发育地段和隔水层薄弱带,导水裂隙还有可能导通太原组下部L7-8薄层灰岩水和奥陶系灰岩水,给矿井造成更大危害。

而一1煤底板由于隔水层厚度更薄,承受的奥陶系灰岩水压力更大,奥陶系灰岩水通过底板破坏形成的导水裂隙通道发生突水的可能性更大。

(三)断层导水通道

由于断层面或断层牵引的裂隙带导水而引发的矿井突水灾害在矿井突水事故中占有绝对的主导地位。但并不是所有断层都可形成导水通道,构造断裂的水文地质性质与其断裂的力学性质及其两盘岩性有着密切的关系,一般认为张性断裂的透水性较强,压性断裂的透水性较弱,扭性断裂的透水性则介于两者之间。实际上,断层的导、储性要远比上述规律复杂得多,它不仅要受断层力学性质和岩性的影响,而且会受到断层面所受的应力状态、断层活动次数和序次、断层带胶结物性质与胶结程度等多种因素的影响。根据大量资料和断层导突水事例统计分析认为,断层的导水性受到两盘岩性的直接影响。一般来说,断层带的透水性与其两盘岩石的透水性具有一致性。

当断层两盘为脆性可溶岩石时(如石灰岩、白云岩),断裂及其影响带裂隙、岩溶发育,具有良好的透水性;当断裂两盘为脆性但不可溶岩石时(如石英岩、石英砂岩),断层两侧往往发能有张开性较好的牵引裂隙,具有较好的透水性;当断层两盘为柔性岩石(如泥岩、页岩)时,断层破碎带多被低渗透性的泥质成分充填,孔隙、裂隙率低,断层面闭合,一般不导水或导水性极弱。

本井田内主要断裂构造是受近南北向挤压应力作用下生成的,以逆断层为主,断层两盘岩性也以砂岩和泥岩为主,断层导、富水性弱。这一性质在矿井生产中得到了验证:运输大巷所穿越的诸如吴庄逆断层、板桥河逆断层等,均未发生大的充水现象。在井巷、石门开拓过程中揭露的小断层,有微弱充水作用,涌水量一般3~5m3/h,突水点标高以3~10m水平为多。

(四)封闭不良的钻孔

大平煤矿在煤田勘探及矿井生产过程中所施工的各类钻孔,在施工后,多数钻孔得到了封闭,但仍有少数钻孔由于技术设备,材料质量、施工条件、技术和生产需求及历史背景等原因,未封孔或封孔质量较差。在矿井生产的采动条件下,这些钻孔将有可能成为矿井充水的通道,危害矿井安全生产。但本次经过对大平煤矿封闭不良钻孔进行调查研究,这些钻孔所在区域大多已经回采,或者在保安煤柱内或井田区域以外,对矿井威胁不大。

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文章来源:天狐定制

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