水文地质条件及突水分析

如题所述

1.矿井水文地质

本区水文地质条件较为复杂,大煤底板主要含水层有:

1)石炭系L8灰岩含水层,上距大煤平均23m,厚度4.19~11.94m,是矿井直接充水来源,L8灰岩虽裂隙、岩溶发育,但灰岩本身涌水量有限,易于疏水降压,其疏干效果较好,如本次突水前2-5孔(L8水文观测孔)水位为-126.78m,邻区21031回采工作面实际开采标高为-200m,未发生L8灰岩突水。

2)石炭系L2灰岩含水层,为本区主要含水层之一,上距大煤78m左右,分布稳定,其厚度10~12m,同时L2与L3、L4灰岩之间没有良好的隔水层,故组成了石炭系下部含水层组。据个别孔抽水资料,K=0.02~3.48m/d,本次突水前中55孔(L2观测孔)水位+85.92m,受矿井排水的影响不明显。

3)奥陶系灰岩(O2)含水层:上距大煤120m,层厚450m,该含水层含水极为丰富,在井田边界以断层形式与石炭系含水层接触。中17孔(O2)突水前水位+87.44m,突水后,水位变化不明显。

2.矿井涌水量及突水情况

中马村矿突水前(1985年10月)总涌水量37.48m3/min,其中一水平29.63m3/min,二水平7.85m3/min,矿井一水平排水能力127m3/min,二水平排水能力56m3/min。

中马村矿自建井以来发生10m3/min以上的突水共5次(表5-1)。

表5-1 中马村矿突水情况表

3.23031工作面突水分析

(1)工作面地质情况

该工作面东西长460m,南北宽70~110m,回采标高-176.4~-198.49m,下风道在掘进到距开切眼55 m处,发现一条近东西向的小断层,倾向北,落差6 m左右,为避开此断层将下风巷改为西北方向,后经打钻发现在下风道南13 m处又发现一条断层,倾向南,落差小于5m。另在开切眼下部也见一条落差0.5m的小断层,区内煤层走向北东50°~80°。倾向南东,倾角10°~14°,有缓波褶皱,平均煤厚6m。

(2)突水地点

此次突水点位置未实际见到。据分析,可能性较大的有两处:一是在工作面10月13日发生突水2.3m3/min的地方;另一个是中间巷至钻窝14 m的范围内,且靠近下风道,理由是巷道空顶面积大,加之下风道沿断层掘进,构成采动矿压和断层引起的地应力相叠加,应力比较集中。

(3)突水水源

23061工作面突水前后,附近各含水层水位变化如下:L8(中 69孔)距出水点1090m,水位由出水前-119.04m上升到-118.21m,突大水后又下降到-122.94m,下降幅度较小,L2(中75孔)距突水点1235m,水位由+85.37m下降到+23.55m,下降值61.82m,O2灰岩(中 17)距突水点 1585m,水位由+87.11m 降至+86.82m,下降0.29m,从上述含水层水位变化分析,这次突水L2灰岩是直接水源,O2灰岩水也有参与。

(4)突水机理分析

23061工作面突水点标高约在-198 m附近,承受L2灰岩水压28.3kg/cm2。在正常情况下,L2灰岩承压无法突破78 m厚的隔水层而进入工作面,而必须有构造破碎带沟通。通过注浆钻孔施工证明确有一条走向近东西、倾向北(向工作面内倾斜)、倾角33°的正断层存在,断层落差由下而上为9~6m,即下大上小,断层与L2灰岩的交面线(上升盘)标高-241m,断层与L8灰岩的交面线标高为-203m,由于断层倾角平缓,岩石遭受破坏的范围较广。L2灰岩承压水沿断层破碎带向上潜伏到一定高度(称原始潜伏)。随着采煤引起的矿压破裂不断沿断层破碎带(比较正常地区破坏深度大)向下延展,当二者沟通时,在L2灰岩高水压的作用下,造成了L2灰岩突水。

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