巨厚富水松散含水层下煤层开采防治水技术研究

米晓波

（同煤集团地质勘测处，山西，大同，037003）

摘要：巨厚富水松散含水层下采煤可能受到上部冲积层含水和奥灰水的威胁，严重影响矿井开采。有效探测采场上覆冲积层含水情况及岩层导水裂隙带发育高度，合理评估奥灰水突水危险性，是合理制定防治水方案的前提。

关键词：冲积层    岩层导水裂隙带      奥灰水

一、概述

同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司位于国家规划的十三个煤炭大基地之一的朔南矿区，井田面积104.16平方公里，煤炭储量26亿吨，矿井设计年生产能力为1200万吨，主采4号煤层。

麻家梁井田上覆基岩及地层整体较厚，井田内分布数条大断层，4号煤层底板距离奥灰水顶板120米左右，随着麻家梁矿开拓范围的不断扩大，煤层开采可能会受到上部冲积层含水和奥灰水的威胁，严重影响矿井正常开采。

上部冲积层的影响分析：4号煤层顶板受大断层影响，强度较低，胶结程度差，较为破碎，当煤层开采后，部分地段导水裂缝带将可能波及到上覆富水含水体，和侏罗系各含水层发生水力联系，造成溃水溃沙等灾害事故。

奥灰水的影响分析：因井田内断层发育，且多为高角度正断层，断层落差缩小了煤层与奥灰含水层的几何距离，断层带两侧岩层破碎抵抗水压能力低且断层往往导水，随着煤层开采，底板压力释放，奥灰水可能大量涌出，造成水害事故。

结合麻家梁矿断层发育特点,对采场上覆冲积层含水情况及岩层导水裂隙带发育高度的探查，对下部奥灰水的突水危险性评价是矿井优化开采方案制定的基础，是实现矿井安全采煤的关键。

二、对采场上覆冲积层含水情况及岩层导水裂隙带发育高度的探查方案

方案一：物探手段探查

在首采面开采前开展一次地面物探工作,调查冲积层异常富水区及岩层导水裂隙带发育程度。

工作面开采40-250米后，对工作面区域再开展一次地面物探，探测采动后导水裂隙带的情况，通过与前次物探结果对比查明煤层开采后导水裂隙带发育高度变化。

优点是将首采面作为整体进行探查，可以较好的了解冲积层赋水情况，缺点是采动对导水裂隙带的影响难以观测。

方案二：钻探手段探查

首采面开采前，在距切眼200米处对应地面位置施工2个钻孔，钻孔深度施工至基岩风化壳.

探明首采面上部冲积层含、隔水性.

观测岩层裂隙带发育程度:采动前对两孔注浆,待稳定后记录单位时间内耗浆量Q₁,工作面开采40米后对两孔注浆,待稳定后记录相应单位时间内耗浆量Q₂.若Q₁﹤Q₂,说明采动后岩层裂隙发展到基岩风化壳上部即冲积层.

该方案的优点是可以很好的掌握采动后导水裂隙带是否发展到上部冲积层。

综合以上方案，提出方案三：用物探手段调查冲积层异常富水区及岩层导水裂隙带发育程度。根据物探结果，在导水裂隙带发育异常区施工两个钻孔，深度至基岩风化壳，通过采动前后注浆耗浆量对比来判断采动对裂隙影响情况。同时在首采面两顺槽施工多个顶板孔，对顶板岩石力学性质、水力特征进行测试，开展数学、物理数值模拟，计算采后顶板导水裂隙带发育高度，用来指导钻孔施工位置和验证注浆对比结论。

三、奥灰水突水危险性评价方案

突水系数计算公式              

          T_i=P_i/M_i

式中  T——突水系数, MPa/m

      P——底板隔水层承受的水头压力, MPa

      M——底板隔水层厚度,m

就全国资料看,底板受构造破坏块断吐水系数一般不大于0.06MPa/m,正常块段不大于0.1MPa/m.

方案:首采面圈出后,对底板进行一次井下物探, 调查底板下岩层断层、裂隙带发育程度,地质体异常区域为可能的突水区段,根据上述公式计算该区段的突水系数.

T_i＞0.06        不突水

T_i＝0.06        一般不突水，或渗透出水，水量有限

T_i＜0.06        突水

四、结论

麻家梁4号煤层上覆基岩及地层整体较厚，下部奥灰水距底板深度较大，煤层回采正常情况下一般不受松散含水层和奥灰水的影响，但井田内构造发育，分布数条较大断层，受断层等构造影响，顶底板较为破碎，煤层回采后导水裂隙带可能沟通松散含水层含水、奥灰水。利用物探和钻探手段探测采场上覆冲积层含水情况及岩层导水裂隙带发育高度，合理评估奥灰水突水危险性，高效指导防治水工作。