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防治奥灰水安全技术措施
随着矿井巷道延伸深度不断增加，煤层所承受的水头压力越来越大，潜在的突水威胁将表现的更为突出，严重威胁着矿井的安全生产和职工的人身安全。因此根据煤矿安全规程、防治水规定及相关文件要求，结合我矿的实际承压水条件下生产生产制定了防治奥灰水安全技术措施。
一、井田水文地质条件概况
第一节 区域水文地质
一、区域地质
本区位于太原断陷盆地东南部，沁水盆地西缘，地势西部高中间低。从东南到西北区域上出露的地层有奥陶系石灰岩、石炭系、二叠系、三叠系砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、以及第四系冲洪积物。以地貌形态和成因类型可划分为基岩山区、构造剥蚀低山丘陵区和冲洪积物平原区三个地貌形态。
本区属于汾河流域，郭庄泉域，汾河在井田东部。
二、含水岩组的划分及其水文地质特征
含水岩组是按地下水含水介质以及赋存条件、水动力特征划分的。现将各含水岩组的水文地质特征分述如下：
1．奥陶系碳酸盐岩裂隙、岩溶含水岩组
该含水岩组在本区域的出露主要分布在平遥普洞以南及洪山泉以南，岩性为灰色厚层状灰岩及泥灰岩，裂隙、溶洞较发育。郭庄泉位于本井田西南约51km处。下面简述郭庄泉的边界条件及补、排条件论 2 述与本井田奥陶系灰岩水的关系。
郭庄泉位于霍县南7km处东湾村至郭庄村的汾河河谷中，为本省大型岩溶泉之一，泉口高程516—521m，多年平均流量7.59m3/s(1968年—1984年)，如按1956年—1984年系列则为8.17m3/s。1985年—1999年平均流量为5.15m3/s。2001年—2003年平均流量为2.12m3/s。
西部边界：北中段：大体平行于紫荆山断裂带，为地表分水岭边界。边界走向由北向南自八道年山—交口县土湾垴子—棋盘山—石口—隰县五鹿山东—泰山梁。西南段：以青山峁背斜、山头东地垒以及其南部短轴背斜与龙子祠泉域为界。边界走向由西北向东南自泰山梁—青山峁—上村山—青龙山—西庄。
北部边界：为汾河向斜翘起端，亦为地表分水岭为界，西段与柳林泉城相邻。边界走向由西向东，自土湾垴子—交口县上顶山—井沟梁—中阳县上顶山—荒草山东—离石顶天垴南—文水拐岭底—汾阳桑枣坡—宋家庄—文水神堂。
东部边界：北段：汾阳市到灵石马河之间为一北北东向大断裂，东盘新生界地层较西盘下落800—1200m，此断层不仅构成太原盆地与灵石隆起的边界，也成为郭庄泉域的阻水边界。南段：马河以南为走向南北的霍山断裂，形成泉域阻水边界。整个边界走向由北向南，自神堂—汾阳杏花树—见喜—孝义司马—大孝堡—介休义棠东—秦树—灵石西许—霍州冯村—李曹东—闫家庄东。
南部边界：以万安断层为阻水边界。边界走向由西至东自洪洞西庄—康家坡—堤村南—南沟—闫家庄东。
从图上可以看出本井田位于郭庄泉域东部。 3 2．石炭系碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙、岩溶含水岩组
主要出露在普洞以南及以西地区，岩性为灰白、灰黑色、铝土质、砂质泥岩及灰岩互层。灰岩为黑色厚层块状，裂隙较发育，溶洞不发育，其中以太原组中夹四层稳定的石灰岩较厚。
3．二叠系及三叠系碎屑岩类裂隙含水岩组
分布在东南及东部山区，岩性主要为紫红色砂质泥岩和灰黄色、灰红色细砂岩以及灰黄、灰红色带灰绿色长石砂岩；紫灰色砂质泥岩、泥岩。裂隙及层理都较发育，为大气降水和地表水入渗创造了条件。大部分泉水都出露于该地层中，泉流量为0.046—5.1L/s。
4．第四系中上更新统松散岩类孔隙含水岩组
分布在山前丘陵区及倾斜平原区，含水层岩性为砂卵石，含水层厚30—70m，单位涌水量0.28—0.56L/s·m，为重碳酸或碳酸钠钙镁型水，矿化度0.5g/L，水温13℃左右。从丘陵区到倾斜平原区，涌水量有逐渐增大的趋势。
5．第四系全新统松散岩类孔隙含水岩组
分布在冲积平原区，含水层岩性大部分为粉细砂、中砂，少数为粗砂夹砾石。野外民井调查，一般井深40m左右，水位埋深8—14m之间，单位涌水量0.28—1.11L/s·m，水化学类型属重碳酸钠钙镁型，水温12—15℃。
三、地下水的补给、径流、排泄条件
1．如前所述，井田奥灰水属郭庄泉域，该泉域的泉水出露标高为512—510m。
2．碎屑岩类裂隙水 4 主要指石炭系、二叠系和三叠系砂岩裂隙水，其补给主要来自裸露区大气降水和上覆松散层地下水的入渗补给。在区域构造的控制下，地下水沿层面裂隙顺层径流。在沟谷切割深处，以泉的形式排出地表，或补给河谷第四系松散岩类孔隙水，另外，主要排泄方式还有生产矿井的矿坑排水和民井人工开采。
3．松散岩类孔隙水
松散岩类孔隙水除大气降水的垂直入渗补给外，有地表水体的入渗补给和基岩裂隙水的侧向补给，地下水的流向一般与地表水的流向大致相似。排泄方式主要是人工开采。
一、底板含水层特征
1、底部太原组灰岩承压含水层
5(4+5)号煤层底部发育L1～L5层灰岩含水层，其中L5石灰岩发育稳定，均厚4.7m，据1996年勘探期间的资料显示水位＋748～＋782m，为弱富水含水层，经过多年的人为疏排，据相邻双柳煤矿资料显示，该含水层水位已下降至+590m；5(4+5)号煤层下距L5石灰岩间距平均为23.38m，5100工作面在试运行生产过程中打钻探查，单孔疏排水量达45m3/h，水量稳定，持续时间较长，可见，太原组灰岩含水层富水性不均一，局部区域含水层的富水性大于地质勘探期间揭露的区段。西坡煤矿一、二采区5（4+5）号煤层开采标高约为+380m～+580m，按照相邻井田太灰水水位+590m考虑，一、二采区5（4+5）号煤层开采为带压开采，如果煤层底板存在导水构造或不完整区段，将发生底板出水，影响矿井的安全生产。
2、底部奥陶系灰岩含水层水
本区奥灰水位约为＋801.26～＋805.80m（原勘探资料），目前奥灰水位在+698.3m以下，该数据以356钻孔孔口标高，高于开采煤层底板标高（最低约为＋380m），如有导水陷落柱或大的导水断层存在，奥灰 5 水也是本区5（4＋5）号煤层的充水水源之一。
二、底板带压开采突水分析
评价带压开采安全的标准是突水系数,依据《煤矿防治水规定》要求，计算突水系数公式如下：
MPTs=
式中：
P－水压值（MPa）；
M－隔水层厚度（m）。
“Ts值应根据本区资料确定，一般情况下，在具有构造破坏的地区按0.06MPa/m计算，隔水层完整无断裂构造破坏地区按0.1MPa/m计算”。由于本区没有实际Ts资料，所以选择上述数据作为Ts的临界值，在有构造破坏的地区，Ts大于0.06MPa/m，则存在底板突水的可能性，反之，则一般不发生底板突水；在没有构造破坏的地区，Ts大于0.1MPa/m，则存在底板突水的可能性，反之，则一般不发生突水。
1、奥灰含水层突水分析
由于奥灰含水层顶界面至5（4+5）号煤层底板距离平均约为115m，以奥灰峰峰组灰岩含水层水位+698.3m计算，得出峰峰组突水系数约为0.028MPa/m，小于0.06MPa/m临界突水系数值，且奥灰为间接充水含水层水，所以，在此仅进行太灰水对5（4+5）号煤层的带压开采评价。
2、太原组含水层突水分析
因西坡煤矿没有进行过水文地质勘探，没有近期太原组灰岩含水层的水位等参数，以《山西省河东煤田柳林县邓家庄井田上组煤勘探（精查）地质报告》（1996.1，148地质队）中的数据和临近双柳矿井的数据进行对比分析、评价。
选用地质勘探报告中的资料数据，通过公式进行计算，太原组含水层突水系数见表2-1。
6 太原组含水层突水系数 表2-1
太原组灰岩水对5（4＋5）煤突水系数计算（地质勘探资料）
计算结果，突水系数值较大，一、二采区突水系数值均超过了0.1MPa/m，煤层底板有发生突水的可能。
参考双柳矿太灰水位，目前已降到+520m，计算太灰突水系数，见表2-2。
太原组含水层突水系数见表2-1
三、防治措施
1、掘进工作面物探、钻探预防措施
（1）掘进工作面预防
掘进工作面设计前实行超前探查，使用瞬变电磁物探仪或直流电法仪超前探查，初步查明掘进工作面前方与底板承压含水层水文地质条件，作为掘进工作面设计安全参考依据资料。掘进工作面施工前实行超前钻探探查，验证物探异常区域，坚持有掘必探，先探后掘的防治孔号 水位标高
（m） 隔水层底板标高
（m） 隔水层厚度
（m） 静水压力
（MPa） 突水系数
(MPa/m)
325 +770.13 365.89 30 4.04 0.135
356 +748.3 378.82 25.98 3.69 0.142
359 +782.04 539.84 25.5 2.42 0.095
孔号 水位标高
（m） 隔水层底板标高
（m） 隔水层厚度
（m） 静水压力
（MPa） 突水系数
(MPa/m)
325 +520 365.85 30 1.54 0.05
356 +520 378.82 25.98 1.41 0.05
359 +520 539.84 25.5 0.20 0.008 7 水原则，采用探水与掘进循环作业，即探水－掘进－探水，探水距离90m，允许掘进距离60m，超前距离30m，确保工作面安全掘进。
（2）建立健全排水系统
掘进工作面施工前在低洼处开挖水仓，安装直径108mm管路通往中央泵房、安装排水能力不低于80m3/h潜水泵，完善掘进工作面排水系统，防备万一掘进工作面煤层底板出水。
2、回采工作面钻探、物探预防措施
（1）回采工作面预防
工作面掘进期间利用瓦斯预先抽放钻孔，初步查明回采工作面内有无底板承压含水层导水构造，作为回采工作面安全参考依据资料。工作面回采前使用YDZ（A）直流电法物探仪进行探查，查明回采工作面底板承压含水层水文地质条件，对异常区进行钻探验证，确保工作面安全回采。
（2）建立健全排水系统
工作面回采前在低洼处开挖水仓，安装排水能力不低于150m3/h排水泵，安装直径127mm管路通往中央泵房，完善回采工作面排水系统，防备万一回采工作面煤层底板出水。
3、加强预测预报
（1）技术部专业防治水人员首先熟知井田水文地质情况，收集齐全水文地质资料，对周边矿井水文地质情况进行调查摸底。
（2）水害预测预报图表由技术部门专业水文地质人员根据水文地质资料进行编制。
（3）水害预测预报应根据年度、季度、月度施工计划，结合矿井水文地质资料，全面分析、预测各工作面及周围受水害威胁情况，及时提供相关水文地质资料，并下发水文地质预测预报。
（4）在施工过程中，应对预测预报图表逐月进行检查，不断补充和修正。在施工至含水层有可能出水时应提前30米发出水文预测预报单，并报告调度室。
（5）当井下水文地质条件发生变化、出现突（涌）水征兆、接近