山西汾西丈八煤矿矿井充水性因素分析

摘要：通过计算，汾西丈八煤矿15号煤层底板标高分别在480～780块段时，奥灰水突水系数值大于无断裂构造破坏地段临界突水系数0.10MPa/m，780～860m块段时，奥灰水突水系数值大于有构造破坏的奥灰水临界突水系数0.06MPa/m，属危险区，860～980 m块段时奥灰水突水系数小于0.06MPa/m，属安全区。开采15号煤层带压危险区地段时，必须采取疏水降压安全措施，必须坚持有掘必探，先探后掘的原则，必须制订疏放降压水设计

关键词：丈八煤矿；充水行分析

中图分类号：X752 文献标识码：A文章编号：

Abstract: through the calculation, FenXi zhangs eight coal mine 15 coal floor respectively in 480 ~ 780 elevation of paragraph, Mr Gray water bursting coefficient values greater than no fault structure damage coefficient 0.10 MPa critical area water/m, 780 ~ 860 m piece of paragraph, Mr Gray water bursting coefficient values greater than a structure destroy's grey water critical water bursting coefficient 0.06 MPa/m, is a danger zone, 860 ~ 980 m piece of paragraph Mr Grey water bursting coefficient is less than 0.06 MPa/m, belong to safety. Coal seam mining 15 with pressure when danger area, must take hydrophobic step-down safety measures, must adhere to have dug will Ethan, after the principle of digging out first, must make ShuFang step-down water design

Keywords: zhang eight coal; Water filling line analysis

1 概况

研究区位于左权县龙泉乡丈八村附近，在左权县城西南部直距约15km处。井田南北长约9.1km，东西宽约9.1km，面积为27.9989km2。井田地理坐标为：东经113°13′16″～113°19′28″，北纬36°55′50″～37°0′42″。研究区位于娘子关泉域南部边缘的补给区，区域内地表水流向为由南向北，经和顺、阳泉排泄于娘子关泉。区内主要有奥陶系峰峰组承压含水层、石炭系石灰岩岩溶裂隙含水层、二叠系砂岩含水层和第三、四系黄土层，河沟冲积层潜水含水层，均主要靠大气降水补给，且补给条件好，均以渗漏和越流形式补给地下径流，经娘子关泉集中排泄。

2 充水因素分析

2.1大气降水

大气降水沿基岩裂隙入渗，或沿采空冒落带、导水裂隙带入渗，为本井田充水来源之一。

2.2顶板和井筒渗水

该矿目前开采8号煤层，其直接充水含水层为其上部厚度大小不一的砂岩含水层。据312孔混合抽水试验资料，太原组上段砂岩以中、细粒结构为主，连续性较好，但其富水性较弱，流量为0.065L/s，单位涌水量0.0048L/s・m，渗透系数为0.009m/d。该矿在井下开采8号煤层的过程中，正常涌水量约38m3/d，最大涌水量约50m3/d，矿井水主要来源于井筒淋水，少量为顶板淋水。在矿井南部原温城煤矿开采15号煤的过程中，顶板几乎无水，正常涌水量约80~100 m3/d。

2.3构造对地下水的控水作用

本井田构造为一单斜，在单斜构造的控水作用下，地下水会顺层沿地层倾向由浅部向深部运移。另在井下开采过程中发现两个规模不大的陷落柱，一个110m×90m，另一个190m×120m，对井下开采有一定影响。

2.4导水裂隙带

煤层开采采用一次采全高，顶板采用全部垮落法管理，煤层开采后形成的导水裂隙带高度根据《煤矿防冶水规定》释义3号、4号、8号、10号、15号煤层导水裂隙带高度计算公式如下：

3号煤层最大厚度1.12m，开采后导水裂隙带高度最大31.17ｍ。3号煤层导水裂隙带高度小于其煤层埋藏深度，因此季节性地表水对井下开采3号煤层影响较小。在构造薄弱的地带K8砂岩可通过导水裂隙带进入井下，对开采3号煤层有一定的影响。

4号煤层最大厚度2.58m，开采后导水裂隙带高度42.12ｍ。导水裂隙带高度大于与3号煤层间距12.77m，4号煤层顶板导水裂隙带高度可达3号煤层采空区，可将3号煤层采空区积水导入4号煤层采空区和采掘区。

8号煤层最大厚度2.21m，开采后导水裂隙带高度达39.73ｍ。导水裂隙带高度小于与4号煤层间距42.31m，正常情况下8号煤层顶板导水裂隙带高度达不到4号煤层采空区，只有在构造薄弱的地段8号煤层顶板导水裂隙有可能沟通到4号煤层采空区，使得4号煤层采空区积水导入8号煤层采空区和采掘区，对开采8号煤层产生一定的影响。

10号煤层最大厚度1.45m，开采后导水裂隙带高度达34.08ｍ。导水裂隙带高度大于与8号煤层间距23.98m，10号煤层顶板导水裂隙带高度可达8号煤层采空区，可将8号煤层采空区积水导入11号煤层采空区和采掘区。

15号导水裂隙带高度计算公式如下：

15号煤层最大厚度5.75m，开采后导水裂隙带高度达81.94ｍ。导水裂隙带高度大于与10号煤层间距58.60m，15号煤层顶板导水裂隙带高度可达10号煤层采空区，可将10号煤层采空区积水导入15号煤层采空区和采掘区，对开采15号煤层有一定的影响。

综上所述，矿井充水不仅有来自其本煤层顶板含水层，可能还有自上部煤层采空区积水，因此开采下层煤时矿井充水更丰富、涌水量更大，并有一定的突水危险性。

2.5采空区积水情况

（1）．本矿的采空区积水

据向矿方调查，矿井开采4号煤层的过程中，井下涌水量不大，采空区主要位于井田南部，但经几次打开密闭时，密闭附近并不涌水。通过理论分析，在采空区低凹的部位应存有一定积水。

通过计算，因4、8号煤层间距大于其导水裂隙带高度，所以4号煤层采空区积水对现开采的8号煤层影响较小。

井田内现开采的8号煤层采空区大面积范围主要分布于井田东部及南部，主要位于煤层上山，采空区内少量积水通过采空区旁密闭内留有的泄水管排入皮带下山与总回风下山间的水仓内，而后排入主副井井底车场的水仓内，最后由副井排出地面，在井田的南部采空区低凹的部位应存有一定积水。。

因8、15号煤层间距大于其导水裂隙带高度，所以8号煤层采空区积水对开采的15号煤层影响较大。参照《煤矿安全手册》中，采（老）空区积水量估算公式对4号、8号、15号煤分别进行了采（老）空区积水量的估算,经估算井田内4号煤层采（老）空积水量约为62759 m3，8号煤层采（老）空积水量约为213688 m3，15号煤层采（老）空积水量约为195652m3，井田内采空积水总量472099 m3。由于采（老）空积水随时间的增加积水也会增加。

(2)．邻矿的采空区积水

从丈八煤业有限公司4、8、15号煤层四邻关系及采空区看出，邻矿永佛寺煤矿采空区与本矿的采空区相离较远，中间有井田边界保安煤柱相隔，因此采空区积水对本矿危害较小。其余矿均无越界开采现象，中间有井田边界保安煤柱相隔，因此在不越界的情况下，相邻矿采空区积水对本矿危害较小。

本矿即将开采15号煤层，邻矿松树坪煤矿15号煤层的采空区主要位于井田东部，也即煤层上山，开采与松树坪煤矿相邻的15煤时，只要留足边界煤柱，其采空区积水对本矿危害较小。原温城煤矿开采15煤，形成了一定范围的采空区，但开采过程中，对井下涌水进行的抽排，只在低洼处有少量积水，对即将开采的15号煤影响不大。

2.6奥灰岩溶水

井田内开采3号煤底板标高（620m～1300m），4号煤底板标高（640m～1300m），8号煤层底板标高（540m～1280m），10号煤层底板标高（540m～1260m），15号煤层底板标高（480m～1200m），根据区域水文地质资料以5‰推算，井田内奥灰水水位标高942～967m，存在带压开采问题。

根据突水系数法计算，3号、4号、8号、10号、15号煤层隔水层厚度分别为：173.49 m、160.72m、118.41m、94.72 m、36.12 m，得3号、4号、8号、10号、15号煤层的最大突水系数分别为0.030MPa/m、0.03 MPa/m、0.05 MPa/m、0.05 MPa/m、0.142 MPa/m。3号、4号、8号、10号煤层突水系数值低于无构造破坏地段临界突水系数0.10MPa/m，低于有构造破坏地段临界突水系数0.06MPa/m，奥灰水对井田3号、4号、8号、10号煤层开采影响不大。15号煤层突水系数值与无构造破坏地段临界突水系数0.10MPa/m相当，在有构造破坏的地方，奥灰水会对15号煤层开采产生大的影响。通过计算，15号煤层底板标高分别在480～780块段时，奥灰水突水系数值大于无断裂构造破坏地段临界突水系数0.10MPa/m，780～860m块段时，奥灰水突水系数值大于有构造破坏的奥灰水临界突水系数0.06MPa/m，属危险区，860～980 m块段时奥灰水突水系数小于0.06MPa/m，属安全区。

3 结论

总之，开采15号煤层带压危险区地段时，必须采取疏水降压安全措施，必须坚持有掘必探，先探后掘的原则，必须制订疏放降压水设计，并报请有关部门批准实施。在确保无水患，安全有保障的情况下，才可进行采掘工作。