顾桥矿1113(3)综采工作面出水情况研究

摘要：顾桥矿1113(3)工作面回采初期先后两次发生突水，最大水量达200m3/h，随后水量迅速衰减。经水质化验结果分析，回采后局部架顶漏顶，因而造成顶板冒落带和导水裂隙带异常发育，局部导水裂隙带达到基岩面，直接与松散层下部含水层连接，导致上部基岩风化裂隙带水和第四系下含水下泻，引发突水。

关键词：基岩风化裂隙带第四系花斑泥岩遇水膨胀

一、概况

1、工作面基本情况

1113(3)工作面走向长2878m，面长230.8m，平均煤厚3.9m。煤层倾角3°～12°，平均在4°。伪顶缺失，直接顶1.8～6m，泥岩、薄层砂岩和泥岩互层组成，老顶由泥岩，砂质泥岩和粉砂岩组成。

2、新生界下部含水层情况

1113(3)工作面上覆新生界厚433～473m，工作面自切眼向南400m范围内距新生界距离53～170m。可分为上部、中部、下部含、隔水层组。新生界下部含水层直覆基岩区（天窗区），厚在39.45m。附近水4孔下含抽水试验，q=0.529l/m,K=1.16m/d,水质

二、7月12日出水情况分析

1、工作面状态及压力显现

1113(3)工作面到2008年7月12日采至退尺86.6m，在采面74＃见倾角45°，落差为1.3m的正断层，采高为3.5～4.0m。根据矿压观测，直接顶初次垮落步距18.7m。老顶初次垮落步距29.64m，老顶来压时在矿压明显，周期来压步距10～12m。在7月12日至13日夜班，工作面大面积来压，有50多架支架被压死，累计136根平衡千斤顶断裂。

2、出水情况

压架到7月17日13时，在74～78＃的架前和煤壁处出现涌水，初始水量27m3/h，至18日4时瞬间最大水量70.3m3/h，至18日衰减为35～40m3/h，至19日衰减为20m3/h，21日衰减至10m3/h。25日衰减为6m3/h，25日115＃架出现涌水，水量约8m3/h，到30日出水量衰减为1m3/h，老塘基本无出水。初期出水时，在运顺850m低凹区形成60m长的积水区，积水深达1.7m，出水时已安装一趟 159mm的排水管和二台30m3/h的排水泵，出水后增设一趟 159mm的排水管以及6台累计排水量为300m3/h的排水泵。

3、水质分析

出水点水质与上覆基岩风化带及第四系下含水相似，随时间的推移，矿化度含量指标下降，Cl－含量指标有上升趋势，SO42－含量指标下降，HCO3－含量指标上升，K+Na＋含量指标基本无变化。

4、出水通道分析

工作面压架后，处于停采状态到7月17日此处基岩厚在75m，顶板处于长期悬顶状态，，导冒带顺74#处的断层裂隙向上异常发育，成为上部砂岩裂隙水和风化带裂隙水下泻的通道，后期由于发育于13-1煤层顶板花斑粘土岩遇水膨胀，出水裂隙弥合，连通不畅，出水水源补给不再充分，顶板砂岩裂隙水快速疏干后，出水量急剧下降。

5、出水水源分析

随时间的推移，矿化度下降，Cl－含量上升，SO42- 含量下降，说明有较浅层的水补给，从出水整个过程，可认为出水水源为砂岩裂隙水，有上部基岩风化裂隙带水和第四系下含水补给。

7月12日压架停后，工作面60#～120#架顶漏冒顶高度达13.6m左右，宽度有8m。造成顶板冒落带和导水裂隙带异常发育，局部导水裂隙带可能达到基岩面，直接与松散层下部含水层连接。

三、8月11日出水情况分析

1、工作面状态及压力显现

1113(3)工作面在8月11日回采到156m处，在24～25#之间见一落差0.9m的正断层，采高在4.0～4.8m。出水时无明显压力呈现，只在24#架处由于断层形成冒顶，冒顶岩石为薄层砂岩夹有泥岩条带。

2、出水情况

8月11日9时，在19～27#顶板断裂出现冒顶，同时发生溃水。初期出水在24#～25#架缝间，后扩散到19#～27#，瞬间水量达200 m3/h，在11时水量在80 m3/h， 12日6时，水量衰减至45 m3/h，13日7时出水量为20 m3/h，15日水量衰减至2～3 m3/h。在18日老塘向外出水量在2～3 m3/h。到23日老塘基本无出水。

3、水质分析

出水点水质与7月17日出水水质基本一致。随时间增加矿化度含量指标下降，Cl－含量指标上升，SO42－含量指标下降，HCO3－含量指标上升，K+Na＋含量指标基本无变化。

4、出水通道分析

在24#顶板冒落的岩性为夹有泥岩薄层砂岩互层，导水裂缝带上覆砂岩层储存大量7月17日出水后因花斑泥岩层末流出的积水。在回采到8月11日位置，工作面下部突然顶板离层来压，砂岩层储存的积水顺断裂面突然涌出，出现初期瞬间出水量达200m3/h，单向衰减极快的出水现象。储存的积水快速疏干。

5、出水水源分析

以水质变化看，初期矿化度含量指标以及SO42－含量指标较7月17日出水时相似。结合顶板岩性组合关系，出水现象等分析，此次出水的水源为7月17日出水后因花斑泥岩层阻隔未流出来储存在上覆砂岩裂隙中的积水。

四、两次出水原因分析

由工作面压架顶板长期处于悬顶状态，出现沿煤壁处断裂切顶，切顶裂隙发育到老顶砂岩以及基岩风化裂隙带，伴随裂隙向上发育的过程，出水涌水量呈现先小后大，再变小的现象。后期巨厚花斑泥岩遇水膨胀，阻隔了上部水源的充分补给，使水量衰减。恢复回采后，由于压架时顶板超高冒落形成的异常发育的导水裂隙带，将基岩风化带和松散层下含水导入花斑泥岩上部的砂岩裂隙层中，形成大量积水。

五、防治水措施

1、在工作面退尺170～770m区段内对顶板进行三维直流电法和瞬变电磁法探测。探清顶板含水区的范围，有针对性的施工探放水钻孔。超前将顶板砂岩裂隙水放出。

2、加快回采速度，尽快通过倾角陡区，同时及时拉架，控制顶板不能形成超前离层。降低工作面出水的可能性。

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