帶壓開(kāi)采條件下礦井巖溶水突水研究.pdf

1、礦井突水一直是制約我國(guó)煤炭行業(yè)發(fā)展的主要因素之一，隨著我國(guó)煤炭工業(yè)的發(fā)展，煤礦開(kāi)采面臨的水文地質(zhì)問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重。尤其是我國(guó)北方東、中部煤礦區(qū)，隨著上、中組煤層資源開(kāi)采的衰竭，開(kāi)采儲(chǔ)量豐富的下組煤層卻面臨著底板巖溶承壓水的威脅，這在相當(dāng)程度上制約了煤炭生產(chǎn)和礦區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此研究煤層底板巖溶含水層的水文地質(zhì)條件和突水條件，采取有效的方法進(jìn)行煤層底板突水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，為受巖溶水威脅煤層的開(kāi)采提供可靠的水文地質(zhì)依據(jù)，具有極其重要的意義。

2、
　　 本文以太原西峪煤礦二水平(即為先前開(kāi)采水平沿煤層傾向向深部延伸的水平)9號(hào)煤層帶壓開(kāi)采為例對(duì)礦井巖溶水突水進(jìn)行了研究，二水平開(kāi)采標(biāo)高+650m，開(kāi)采最低標(biāo)高+430m，而奧陶系巖溶水的承壓水頭標(biāo)高為+803m，最大承壓水頭為4.3Mpa。論文首先收集研究了該礦的勘察及抽水試驗(yàn)資料，詳細(xì)了解研究區(qū)的地質(zhì)及水文地質(zhì)條件。其次，運(yùn)用水化學(xué)熱力學(xué)、水化學(xué)動(dòng)力學(xué)與地質(zhì)、水文地質(zhì)學(xué)相結(jié)合的方法，定量研究了作為西峪煤礦二水平底板主要的

3、充水含水源的奧陶系巖溶含水層的水文地質(zhì)條件。然后研究了煤層底板巖溶水突水的條件，即斷裂構(gòu)造、陷落柱對(duì)礦井突水的影響、9號(hào)煤層底板隔水層的抗阻水性能、采動(dòng)條件下9號(hào)煤層底板的破壞深度等。最后在以上研究的基礎(chǔ)上，對(duì)巖溶水突水進(jìn)行了預(yù)測(cè)，在假設(shè)巖溶水突出時(shí)，預(yù)測(cè)了礦井巖溶水突水量。主要研究結(jié)論如下：
　　 1. 根據(jù)研究區(qū)巖溶水離子活度及礦物飽和指數(shù)的計(jì)算結(jié)果，將研究區(qū)奧陶系巖溶水分為礦物全溶區(qū)(βc≤1)；方解石飽和，其它礦物全溶區(qū)

4、(βc＞1、βd≤1)；方解石、白云石飽和，其它礦物全溶區(qū)(βc＞1、βd＞1、βg≤1)。
　　 2. 運(yùn)用地下水化學(xué)動(dòng)力學(xué)的方法計(jì)算了研究區(qū)8個(gè)剖面92個(gè)點(diǎn)巖溶水滲透系數(shù)、導(dǎo)水系數(shù)、滲透流速及循環(huán)年齡，并據(jù)此將研究區(qū)按滲透系數(shù)的大小分為：滲透性極強(qiáng)區(qū)、滲透性強(qiáng)區(qū)、滲透性較強(qiáng)區(qū)、滲透性中等區(qū)、滲透性較弱區(qū)及滲透性極弱區(qū)；按導(dǎo)水系數(shù)的大小分為：導(dǎo)水性極強(qiáng)區(qū)、導(dǎo)水性強(qiáng)區(qū)、導(dǎo)水性較強(qiáng)區(qū)、導(dǎo)水性中等區(qū)、導(dǎo)水性較弱區(qū)及導(dǎo)水性極弱區(qū)；按實(shí)

5、際流度和循環(huán)年齡分為：循環(huán)交替極快區(qū)、循環(huán)交替快區(qū)、循環(huán)交替較快區(qū)、循環(huán)交替中等區(qū)、循環(huán)交替較慢區(qū)及循環(huán)交替極慢區(qū)。
　　 3.分析了二水平斷裂構(gòu)造及陷落柱對(duì)巖溶水突水的影響；計(jì)算了9號(hào)煤層隔水底板的等效隔水厚度和有效隔水厚度，等效隔水厚度25.33m～45.46m,平均35.62m，有效隔水厚度22.76m～62.42m，平均39.52m；計(jì)算了采動(dòng)條件下9號(hào)煤層底板的破壞深度，采深300m，正常地帶破壞深度17.38m，斷層

6、密集帶破碎深度17.74m；采深400m，正常地帶破壞深度18.29m，斷層密集帶破碎深度18.65m；采深500m，正常地帶破壞深度19.20m，斷層密集帶破碎深度19.56m。
　　 4.根據(jù)突水系數(shù)、斷裂構(gòu)造和富水性分區(qū)指標(biāo)，對(duì)9號(hào)煤層開(kāi)采巖溶水突水進(jìn)行預(yù)測(cè)，并將開(kāi)采區(qū)分為安全區(qū)、相對(duì)安全區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)。
　　 5.在假設(shè)發(fā)生突水的前提下，預(yù)測(cè)了礦井巖溶水突出時(shí)的涌水量，在巖溶水水位瞬時(shí)降深50m時(shí)的突水量為9831.