矿井充水因素分析

作者&投稿:夏桑 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
矿井充水因素分析~

(一)生产矿井水水文地质特征
井田内部和临近有生产井7对,井田有二1煤小煤矿9对,开采水平350~250m,开采面积0.007~0.065km2,正常涌水量4~33.75m3/h,最大涌水量12.66~45.00m3/h。白坪联办煤矿和缸沟二矿以底板进水为主,其余均是顶板充水。雨季出现最大涌水,为正常水量的1.3~4倍,一般雨后2~3天矿井水明显增加。白坪联办煤矿于1989年老窑突水淹井。
现有矿井和小煤矿开采水平浅,基本位于太原组上段灰岩含水层水位以上,以顶板进水为主的占75%,老窑突水淹井的约50%,矿井涌水量不大,水文地质条件简单。其中新登煤矿以底板进水为主,涌水量较大,发生过底板突水,水文地质条件较复杂。
(二)井田充水因素分析
1.充水水源
(1)大气降水
地下水动态观测和生产矿井水文地质特征说明,大气降水是地下水和矿井充水的主要补给水源。上寒武统和中奥陶统灰岩含水层厚度大,出露面积广,降水入渗补给条件好,富水性较强,太原组灰岩含水层厚度小,井田内零星出露,降水补给条件差,富水性相对较弱,所以,降水补给量是含水层富水性因素之一。
降水造成矿井充水特征具有明显的季节性、多年周期性变化规律。雨季是大气降水的主要补给期,集中降水80d左右矿井出现最大涌水量(据长观资料地下水位出现高峰值,滞后集中降水后80d左右),大—中雨后2~10d矿井涌水量明显增加。旱季矿井涌水量较小,反应了矿井正常涌水量。本区1988~1992年降水量逐年减小,岩溶地下水位呈下降趋势。因此,矿井涌水量随多年降水的丰水年、平水年和枯水年也会呈周期性变化。
(2)地下水
1)直接充水含水层。二1煤顶底板含水层是矿井直接充水水源,太原组上段灰岩为充水的主要来源。底板灰岩地下水掘进中将直接进入巷道而被疏干,对采面一般威胁不大,在箕F31断层以东富水性较好,涌水量占矿井总水量的47%。顶板砂岩含水层回采时导水裂隙带形成后涌水量最大,但含水层富水性弱,水量小易被疏干。开采初期矿井涌水量一般与巷道掘进长度和开采面积成正变关系,由于含水层补给条件的局限,矿井涌水量随开采时间的延长呈逐渐减小的变化规律。
2)间接充水含水层。二1煤顶底板间接含水层是直接含水层和矿井充水的补给水源,上寒武统和中奥陶统灰岩含水层为主要补给水源。井田东部断裂构造比较发育,二1煤顶底板直接含水层补给条件较好,是矿井涌水量大的重要因素。岩溶地下水在断层带可直接充水或突水,是矿井突水的主要水源。其次,第四系含水层在白江河谷分布地段,对岩溶含水层和山西组砂岩含水层有补给关系,为矿井充水间接补给水源之一。但是,第四系含水层面积小补给量不大。
(3)地表水
井田西部白江河径流于上寒武统和太原组上,对岩溶地下水有补给,小河为季节性溪流,补给量很小。
券门水库位于第二水平,水库底部至二1煤顶板铅垂距离大于400m,对第一水平开采没有影响。第二水平采煤库水通过重力滑动构造带是否会导致矿井充水,应重视这一问题的研究,保证后期采煤的安全。
(4)老窑水
井田采煤历史悠久,煤层浅部老窑遍布,给水普遍,浅部采煤易发生老窑突水,老窑水一般为储存量,突水来势猛、衰减快、易疏干。
2.充水通道
(1)底板灰岩溶洞裂隙涌水
箕F31断层以东L7灰岩岩溶裂隙发育,富水性较好,巷道掘进和采煤揭露或接近含水层时,地下水通过溶洞、裂隙涌水的形式向矿井充水;西部以灰岩裂隙涌水形式充水。底板灰岩溶洞、裂隙涌水为矿井充水的主要形式。
(2)顶板砂岩裂隙渗水
顶板砂岩含水层在开采初期一般以渗水形式充水,回采后形成冒落带和导水裂隙带,则以裂隙渗水和局部淋水的方式向矿井充水,但水量不大。
(3)断层带导致矿井充水
断层带有以下两种形式导致矿井涌水或突水:
1)断层带以涌水形式向矿井充水。第一水平的主要断层(箕F31、箕F7)在自然状态下为局部具有导水性的阻水断层,断层内带厚度小变化大,断层影响带发育。矿井疏干时,在地下水静水头压力和矿压的作用下,使断层带的导水性不断加强,二1煤底板灰岩含水层通过断层带导致矿井充水。
2)断层对口部位向矿井涌水或突水。二1煤底板含水层在断层对口部位与上寒武统和奥陶统灰岩接触地段巷道掘进、采煤揭露或接近断层时,静水压力和矿压作用造成间接水层向矿井涌水或突水。箕F31、箕F7断层下盘影响带灰岩岩溶发育,富水性强(10205和副10309空间溶洞),突水威胁较大:北东和北西向正断层与第一水平运输大巷的交叉点(包括断层的尖灭端或底层走向转折部位与大巷的交点)将成为矿井的主要出水点。
(4)钻孔封闭质量差造成矿井突水
按现行封孔质量要求评价,以往施工钻孔有33孔封闭质量不合格,其中间上寒武统灰岩的16孔,揭露太原组灰岩的5孔,将成为矿井底板涌水或突水的隐患,特别是10202孔L7灰岩漏水应加以防治。
综上所述,二1煤顶板砂岩含水层富水性弱,水文地质条件简单,东部岩溶裂隙发育,水文地质条件中等。井田二1煤层水文地质勘探类型属底板进水为主的岩溶裂隙充水矿床,水文地质条件简单到中等(即第三类、第二亚类、第一至第二型)。

本区主要可采煤层为二1、一1煤层,其充水条件分析如下:
1)勘探区地形起伏较大,区内北、南及西部三面均为丘陵及岗地地形,大气降水除少数消耗于蒸发及地表径流外,其余均汇入双洎河或渗入地下。由于地表径流快,大气降水对矿井一般无大影响。低洼、塌陷地带将会产生暂时积水现象,应引起重视。
2)区内地表水主要是双洎河,标高137~150m,为常年性河流,一般流量为0.49~2.52m3/s,据长观资料分析,该河进入和流出勘探区的流量基本相同,无渗漏补给地下水。
3)二1煤层与其顶板碎屑岩砂岩含水层之间没有稳定明显的隔水层,矿井采掘二1煤层时,会造成其顶板碎屑岩砂岩含水层水进入矿井,水量的大小直接受天然导水裂隙和采掘扰动裂隙及含水层富水程度的控制。二1煤层顶板砂岩孔隙裂隙含水层补给面积小,富水性弱,一般对二1煤开采影响不大。
4)太原组上部C3tL7-8灰岩岩溶裂隙承压水,是二1煤层底板直接充水水源,该层富水性较强,但不均一,钻孔单位涌水量0.0956~0.3077L/s·m。水头压力大,该层与二1煤层之间一般有10m左右的砂泥岩隔水层,能起到一定的隔水作用,但在薄弱带会产生底鼓出水,采矿扰动或揭露导水裂隙也使该含水层水直接涌入矿井。
5)C3tL1-4灰岩含水层为一1煤层顶板直接充水含水层,含水较丰富而不均匀的岩溶裂隙承压水。4612孔单位涌水量0.40L/s·m,该层对一1煤层的开采有直接威胁。
6)3ch、O2m灰岩岩溶承压水为一1煤层底板主要的充水水源,该含水层裂隙岩溶较发育,富水性强而不均一,4010孔单位涌水量0.1341L/s·m,该灰岩与一1煤层之间的铝土质泥岩一般厚度9.0m左右,其隔水性能良好,但在断裂带或局部薄弱处,在开采一1煤层时有可能发生突水。在开采二1煤时,在煤层底板破碎带或断层附件,也可能发生突水,且突水水量较大,难以治理。
7)构造裂隙水是矿井疏排的主要水体,构造发育情况特别是导水裂隙的发育与分布状况决定了矿井是否具有突水的条件。樊寨断层、油房沟断层,分别从南北方向补给。另外,苏寨、韩家门、王家沟等断层可能沟通L7-8、L1-4、O2m等灰岩含水层,形成较大规模的突水,在矿井开采时尤应注意,提前做好防范措施。
滑动构造在本区使二1煤顶板岩石裂隙发育,但因以砂泥岩为主且补给有限,一般对矿井影响不大。对底板灰岩影响程度较弱,富水性变化不大,但使底板隔水层的隔水性能降低,易产生突水。
8)本区边缘浅部开采历史悠久,如甘寨,河西、王村、李堂等地,在不同深度积累了大量的老窑水,这也是不可忽视的矿床充水水源。

根据矿井水文地质条件分析,结合建井以来开采过程中所发生的突水情况,并考虑断裂发育情况和岩溶裂隙水的储存及运移特征,充水因素应以充水水源和充水通道两个方面进行分析。

1.充水水源

顶板水源 在浅部,尤其是煤层露头处和有第三系、第四系“天窗”分布的地段,充水水源则以冲积层水为主,这种情况的顶板水,水量随降水量的增大而增大。顶板直接充水含水层,即大占砂岩水的水量较小。在已采掘的工作面上,水量一般不超过1m3/min,是一个较弱的水源,因此顶板水不是充水的主要水源,开采过程中井巷顶板水仅达25m3/min。

底板水源 有L8、L2、O2灰岩水。 尽管L8灰岩水水量不大,一旦与 L2、O2灰岩水发生水力联系,则会造成水害。在32次底板突水中,水量大于10m3/min的就有15次。因此,底板水是矿井最重要的充水水源。五次特大突水故中,L8灰岩水二次,L2灰岩水三次,均受O2灰岩水的补给。现在底板L8灰岩水达35m3/min,仅西大巷突水点就高达16~18m3/min。另外在第三系、第四系“天窗”地段,受构造影响,则可沟通冲积层水补给底板水,101、12121点位突水就是证明。

2.充水通道

井巷充水的主要通道为断层破碎带和灰岩的岩溶裂隙发育带。

顶板充水通道 大占砂岩水多沿砂岩裂隙和采动导水裂隙进入巷道工作面。 冲积层水在建井时可直接进入井巷。在浅部和第三系、第四系有“天窗”的地段,冲积层水亦可沿基岩风化裂隙和采动裂隙进入井巷。因而在浅部要留足44 m、25 m的防水煤柱线。

底板充水通道 由于矿井断裂十分发育,严重破坏了含、隔水层的连续性,降低了底板岩层的力学强度,并使含水层发生水力联系。落差较大的断层,使可采煤层与L8灰岩对接,落差小的使两者间距缩短。L2、O2灰岩水易沿断裂破碎带突水,造成灾害性事故。采动矿压和水压的共同作用,使底板隔水岩体产生零位破坏和原位张裂,从而降低了力学强度。底板水沿裂隙进入巷道,造成底板岩巷突水。另外,矿井内含水灰岩的岩溶裂隙发育,使得地下水贮存丰富,径流畅通,所以它也是个主要突水通道。



矿井充水因素分析
答:(二)井田充水因素分析 1.充水水源 (1)大气降水 地下水动态观测和生产矿井水文地质特征说明,大气降水是地下水和矿井充水的主要补给水源。上寒武统和中奥陶统灰岩含水层厚度大,出露面积广,降水入渗补给条件好,富水性较强,太原组灰岩含水层厚度小,井田内零星出露,降水补给条件差,富水性相...

矿井充水因素分析
答:井巷充水的主要通道为断层破碎带和灰岩的岩溶裂隙发育带。顶板充水通道 大占砂岩水多沿砂岩裂隙和采动导水裂隙进入巷道工作面。 冲积层水在建井时可直接进入井巷。在浅部和第三系、第四系有“天窗”的地段,冲积层水亦可沿基岩风化裂隙和采动裂隙进入井巷。因而在浅部要留足44 m、25 m的防水煤...

属于矿井充水的人为因素的是
答:1.充水水源 (1)大气降水 地下水动态观测和生产矿井水文地质特征说明,大气降水是地下水和矿井充水的主要补给水源。上寒武统和中奥陶统灰岩含水层厚度大,出露面积广,降水入渗补给条件好,富水性较强,太原组灰岩含水层厚度小,井田内零星出露,降水补给条件差,富水性相对较弱,所以,降水补给量...

矿区充水条件分析
答:在矿井开采后,因为岩石移动和地下水水位大幅度下降,落差大或破碎带宽的断层有可能将冲积层水或奥陶纪灰岩水引入坑道,所以断层充水是一个不可忽视的因素。(二)坑道充水特征的预计 1.坑道充水条件的预计 井田水文地质特征与开平煤田一些矿井相似。结合相似生产矿井资料,预计本井田开采后坑道充水将有如下...

影响和控制矿井主要充水因素分析
答:本区主要可采煤层为二1、一1煤层,其充水条件分析如下:1)勘探区地形起伏较大,区内北、南及西部三面均为丘陵及岗地地形,大气降水除少数消耗于蒸发及地表径流外,其余均汇入双洎河或渗入地下。由于地表径流快,大气降水对矿井一般无大影响。低洼、塌陷地带将会产生暂时积水现象,应引起重视。2)区内...

矿井充水条件
答:(一)充水水源 根据对矿区地质和水文地质特征分析,矿井充水水源包括5种情况: 奥陶系灰岩水:井田内发育厚层奥陶系灰岩,为井田内最大的充水水源,奥陶系灰岩距离二1煤层底板约70m,最大水压约5MPa,由于导水断层切割及垂向张裂隙的作用,在矿井局部将高压奥陶系灰岩水导至太原组灰岩,恶化了水文地质条件,随着矿井向深...

矿井二水平充水因素分析
答:1.二水平充水因素分析 二水平埋深较大,开采时不仅矿压大,而且对底板隔水岩层力学强度的破坏程度也比较大,断裂和岩溶裂隙都比较发育,地温也比较高。已开拓部分证明,两个水平引起突水的断裂基本上受东西向构造体系的控制。从经验安全水头K·M=3.6×隔水层厚度,均小于实际静水头高度。二水平又可以...

矿床充水强度分析
答:1. 充水岩层的暴露和补给条件 矿井涌水强度受充水层的暴露程度、盖层的透水性以及与补给水源接触面积的影响。充水层或含水矿体的暴露程度越高,盖层透水性越强,接触面积越大,矿床的充水和矿井涌水量就越大。大气降水和地下水补给的矿床充水强度均受这些因素的限制。此外,间接充水层的影响与“天窗...

矿床充水强度分析
答:矿床侧向边界性质(供水或隔水)、分布状态及其封闭程度,是影响矿井涌水量大小的重要因素,应调查清楚。供水边界矿坑涌水量大而稳定,隔水边界时,矿坑涌水小,易疏干。2.矿床顶底板的隔水或透水条件 1)矿床及其直接顶底板的隔水或透水条件:这是影响矿床充水强度的关键性因素之一。一般来说,顶底剖面...

影响矿井涌水量的因素有
答:矿井排水系统:矿井排水系统的设计和运行也会影响矿井水的流入。有效的排水系统可降低涌水的风险,而排水系统的故障或不当操作会导致涌水增加。这些因素的相互作用对矿井水涌流产生了复杂多样的影响。在矿山规划、设计和运营过程中,需要对这些因素进行综合分析和评价,以制定相应的控制措施和应急预案,确保矿山...