开滦煤矿奥灰突水特征和水害防治中的一些问题

1、维普资讯 开滦煤矿奥灰突水特征和水害防治中的一些问题开滦矿务局地质勘探队 罄世拈开滦矿区奥陶纪石灰岩 (下 称奥灰 )构成煤系的基底，总厚6008001：2，壕 下可采煤层(煤 。)与奥灰顶部间距为180200m。该段奥灰比较坚硬，且 下部 隔水岩层为主，在一般情况下奥灰岩溶水与煤系含水层没有直接水力联系。回顾矿井 的百年开发史，曾经数次发生奥荻突水事故 困奥荻厚度太、岩溶发育、含水丰富，又可得到新生界底部卵砾石含水层的补给，故一旦发生突水，水量很大，甚至造成整个矿井淹没。一、奥痰突水事故简况11954-12月 5日，林西矿四水平 23石门 (标 高一14

2、4741：2)处奥灰突水 该石门四、结 论上耐的分类原则与方法，以及 4个控 制地下水特征及其复杂程度的自然匾素之间的关系，可归纳如一fn框图表示 (图5 )通过上述的分析研究，不难看出根据控制地下水的特征及其复杂程度的主要自然因素，对它进行综合性的分类是适宜的，不仅有助于从理论上更深入地认识本区地下水的形成、赋葙和运移等规律，而且对工农业生产及煤矿开采中进一步的水文地质勘探，地下水的储量评价及矿井涌水量预计等都有重要的实际意义。山东、江茼两省有关煤矿；勘探队为我们提供了大量资料，在此特表谢意。 ，为一通风石门，与新风井贯通，全长 18661：2。开始采用小断面已经掘到终点，自130m住里，顶

3、帮有淋水，迎掌地层杂乱，退后 6 1：2有一小断层，落差约 2 m。在刷大断面后决砌到终点时，在 5日晨 5时 4q分 听到两声巨晌，即发现有黄水涌出，出亦处裂稼宽约 5 cm，水 量增长很快，到上午 9时达到 100m min，后有逐渐 减小的趋势，到 2o 日建成临时水闸时，水量为 408m。mia。出水后第十天，在出水点以东的黑鸭子村西北 (煤 系地层外缘的奥灰与新生界直接接触处 )，地面发现两个圆形塌陷坑 (直径分 别为152i1和 122m )向境内填矸石，随填随沉，直至井下水闸建成旨下沉方才停止，先】培 爱2 窖职一径冠承压求3 斋垃麓岸边一 霉2】径赫的斡鼍的承22弹性一窖积曲无

4、匪水2培 掘一径|i自压摩m图 ilc吗血圈5潍煤田奠下承身黉舶维普资讯 后共填),1720m。矸石。 1956年 9月在塌陷坑附近钻探时，在巽灰中见有两个直径各为o6m、 o5m的溶洞。出水点附近断层也较发育。故本次突水系奥灰岩溶水沿断层涌入巷遭无疑。21972年3月 7 日，赵各庄矿九水平一石门 (标 高一731m )处发生奥灰水自底扳囊入 该石门在开拓 12年 后发生灾变突水，突水处的 i号 断层是一拉开的正断层组，由 7 条小断层组成 落差20m。 落差和破碎带的宽度越往深处越大。本次透水具有延滞性 8月 8日即发 现密闭墙上有水珠， 4日见 有小

5、殷水赢， 5 日靖 量达1067m。min，高压 水喷出有 o512多高，至 7日凌晨 涌水量达3671m。min，并伴有严重底鼓，后最大涌水量达到 27 m0min。奥灰观测孔水位明显下降，事故点的静水压力达到625kbcm 。31978年 3 月 8 日， 范 各庄 矿 = 水平204掘进工作面(一490m)奥友是水 本次突水亦具有延滞性。早在 2月 2日本 工作面及相距 110m的2102工 作面水量即有所 增长，2月 5日2102掌有一炮眼喷水，射程达10m，水量达66m。min。 8日突 水时最大水量达597m。min。突水点位于塔坨向斜轴部附近，构造裂隙比较发育，当时在邻近也有 8

6、个 骼落柱。从岩溶、构造及突水量的情况分析，此次突水系来源于奥灰。41984年 6 月 2 日lo时 2o分范各庄矿 =水平南翼217l工作面(一017m)奥灰炙水2171工作面走 向长 14o01m，倾斜宽 140m，为煤 再 4 m 采面，倾角l2。 15。 1984 年 1月中旬投入回采，在扛超前探水、探煤的 5个钻孔耐 发现工仔面中有奥灰陷落柱存在，且水压大 (32kcm )，水质与奥灰水相同，钻孔最大出水匦达48m min，突水前将孔内6m之的孔口管顶 出，水势越水位上涨列一水平时，推算当时最大突水量达740m min。突水后，使煤系地层外围处的林西机厂、吕家坨矿、钱家营矿的奥灰供水

7、井水位下降了20m，彭家 塔坨、林西机厂等处地面出现了n个塌陷坑。在2171工作面出水前，其北部井下已实见陷落柱 8个 ，但均未造成直接的强烈突水事故。此次突水使范各庄矿及其相邻的吕家坨矿被淹没，损失之重为国内外同类事故所罕见。二、奥灰 r害 防治工作中一些问题的讨论奥灰水害 防治是一个很大的综台性题目，难点很多，笔者作为水文地质勘探工作昔，仅对此问题作一些粗浅的讨论。1奥灰定水发生的部位和发生条件 奥灰岩溶含水层正常位于开采煤层以下，在一定水压下，它至开采层间的阻 (隔 )水岩层越厚采煤越安全。突水事故所以发生，就是由于该事故点处的隔水层厚度低于安全值的关系所致，一般有三种情况：(1)断层部

8、位：由于断裂的影响，总是有一侧缩短了煤层与奥灰水体的距离，同时由于邻近断层部位的节理、裂隙发育和断层破碎带的存在，都使岩石的阻抗能力大大降低。所以，断层 (特别 是断层的交叉 )部位最易发生突水事故。(2)陷落柱部位：奥灰古岩溶的存在及其塌落拱的 断发展，煤系地层中常存有由各种破碎岩石充填着的陷落柱，它抗压强度低，有时其本身就是一个导水体，当采矿活动直接遇到它时，常发生突水事故。(8)地层正常延续、岩石亦较完整的部位；随着采矿深度的逐步延深，隔水县所承受的奥灰水压力越来越大，有朝一日，当这种承受能力低于安全螬时，必然发生突水事故。2奥灰水防治问题的探计来越太，突水视期水量达l03o5避 min

9、。 -(1)根据历次突水情况分昕，奥灰突l2维普资讯 水事故的发生是由多种因素作用的结果，这种多因素的选加及其程度，条件不但难以准确评价，有bt就连提出单一因素的精确数据也是很困难的。例如断层带对奥灰水压阻抗能力的评价就是一个很大的难题。断 层带是一个很大的破裂面，除断睫带内 内物质本身破碎松软外，其两侧岩石也遭到严重的破坏，物理力学指标显著降低，加之破裂面各处质地又彳均一 以点代面误差很大，很难做出准确评价。其它象陷落柱 松软的阻抗隔水岩层等都存在同样的问题。又例如舆灰水的自然导升高度在各处也不尽一致，难以准确确定。再例如采煤方法所造成 l的人工破坏程度

10、，以及随时问延续的破坏程度的发展趋势也不易做出确切评价等。因为上述因索难以查清，又是综台在一起作用，所以到目前为止，评价奥灰突水条件是一个很棘手的问题，住住在做出宏观的综合评价时，还要打一 较丈的安全系数或加大折扣的保险措施。目前，物探、钻擐方法只能确寇可能发生突水事故点的静态 (条件 )特征，即断层带，陷落柱、岩层橙软带的位置和奥灰水压值的测定，同于目前的技术水平，显然这种静态特征的绝对查清也没有确实的把握，仅目b作为宏观控制，评价的依据 笔者认为取得井下试验数据才是评价奥灰宪亦条件的可靠依据。如奥灰水压差 (降压或加压 )对岩层的破坏性试验、 同开采方式或强度对岩层的破坏性试验、开采磅态及

11、采后相对静态条件下岩层物理廊学性质的变化观测等的试验。观测，即井下的生产勘察，它具有最实际最直观的可信效果，把握性较大， 是今后攻关的主要方向。(2)上述井下试验、观测工作已属实际防治水的范畴，它应在经过物据和钻探综台勘察已经查明，或基本查明与突水有关的主要静态因素之后进行。没有 第一步就走第二步 (防治水 )，其结果必然是冶水费用过大，或是使开采处于冒险作业之中。(3)经综合勘察后，仍难查明突水条件或难以采取有把握的治水措淹的具严重突水威胁的块段 应采取暂时放弃开采，或采取封闭隔离的办法以使其与生产区分开，留做矿井后期试采或抡采，避免在生产的高峰时期让矿井经常处于奥灰突水威胁之下，或仅因着眼于局部水害的治理而投入大量的费用。例如目前受水害威胁 的范各庄矿，在 ne sw 向的塔坨向斜与钱家营矿南 阳庄背斜一线，煤系地层以下该是一个奥灰水径流带，带中某些部位岩溶发育，或生成较多的陷落柱 (范矿所见众多，均血于塔坨向斜轴部附近 )，为此，查明塔坨向斜轴部的陷落柱群的分布范围十分重要，在目前具体评价每一个陷落拄的突水威胁还比较困难的情况下，将这一地区暂时封闭或停采。(4)燕山南麓的石炭一二叠纪煤系地层位于向斜盆地之中，地层完整连续，煤系含水层和奥灰岩溶含水层在浅部与新生界底部卵砾石含水层直接接触。奥获岩溶较为发育，岩溶水量在局部可能以集中管道瀛的形式赋存，但一