寧東鴛鴦湖礦區(qū)石槽村煤礦頂板砂巖水害特征及防治對(duì)策

褚彥德

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，銀川 750011）

·水文地質(zhì)·工程地質(zhì)·環(huán)境地質(zhì)·

寧東鴛鴦湖礦區(qū)石槽村煤礦頂板砂巖水害特征及防治對(duì)策

褚彥德

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，銀川 750011）

石槽村煤礦位于鴛鴦湖礦區(qū)中南部，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，面臨頂板厚層砂巖水等多種水害的威脅。在分析礦井地質(zhì)及水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，指出侏羅系中統(tǒng)直羅組裂隙孔隙含水層是影響主采煤層2煤層的主要充水水源，礦井所在的鴛鴦湖背斜軸部及張家廟向斜與DF5正斷層的交匯部位裂隙比較發(fā)育，單孔疏水量大，斷層、開采形成的裂隙帶和封閉不良鉆孔是重要的充水通道，隨著采掘工程的進(jìn)展，礦井涌水量呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)。認(rèn)為對(duì)頂板砂巖含水層進(jìn)行采前疏水降壓是防治其水害的有效方法，同時(shí)對(duì)斷層水害及離層水的防治進(jìn)行了有益的探討。研究對(duì)該礦的防治水工作，乃至寧東其它礦井有一定的推廣價(jià)值。

礦井充水；充水因素分析；水害防治；石槽村煤礦

石槽村煤礦位于鴛鴦湖礦區(qū)中南部，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，面臨頂板厚層砂巖水等多種水害威脅。煤礦回風(fēng)斜井底部平巷施工的含水層超前疏水孔，單孔疏水量達(dá)到了400 m3/h以上，是在國(guó)內(nèi)少見的砂巖水單孔放水量。因此，準(zhǔn)確分析把握礦井充水因素及水害防治對(duì)策對(duì)礦井安全生產(chǎn)有著重要的意義。

1 礦井基本情況

石槽村煤礦隸屬于神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，行政區(qū)劃屬靈武市寧東鎮(zhèn)管轄，南北長(zhǎng)約4.5 km，東西寬約7 km，面積約31.4 km2，于2011年8月開始試生產(chǎn)。礦井地質(zhì)儲(chǔ)量10.4億t，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力6 Mt/a。采用主斜井、副立井和回風(fēng)斜井綜合開拓方式，大采高綜合機(jī)械化采煤方法，全面垮落法頂板管理方法，具備綜采綜掘能力。

礦區(qū)地表總體為丘陵地貌，海拔標(biāo)高為1357～1464 m，最大高差約107 m。本區(qū)地處西北內(nèi)陸，為半干旱半沙漠大陸性氣候，冬季寒冷，夏季炎熱，晝夜溫差較大。降水多集中在7、8、9三個(gè)月，年最大蒸發(fā)量高達(dá)1922.5 mm，為年最大降水量322.4 mm的6倍及最小降水量116.9 mm的16倍，年最小蒸發(fā)量為1601.1 mm。

根據(jù)《石槽村煤礦2012～2016年涌水量預(yù)測(cè)報(bào)告》，預(yù)計(jì)礦井正常涌水量760 m3/h，最大涌水量995 m3/h[1]。礦井主排水系統(tǒng)：井底甲、乙、丙水倉(cāng)總?cè)莘e為10400 m3，配備4臺(tái)MD580-60×9型礦用耐磨離心式排水泵，2趟Φ377 mm排水管路，總排水能力達(dá)1200 m3/h，井下排出水均通過管路排至地面。

2 礦井地質(zhì)及水文地質(zhì)特征

2.1 地層

礦井內(nèi)煤系為侏羅系中統(tǒng)延安組（J2y），上覆侏羅系中統(tǒng)、直羅組（J2z）、安定組（J2a）、新近系（N）和第四系（Q），下伏三疊系上統(tǒng)上田組（T3s）。礦井內(nèi)大部被第四系（Q）風(fēng)積砂土所覆蓋，僅在礦井北部有部分基巖零星出露。

侏羅系中統(tǒng)延安組（J2y）是礦井內(nèi)主要含煤地層，平均厚度335 m。本組巖性由灰白色長(zhǎng)石石英砂巖、灰黑色粉砂巖、深灰色泥巖和煤組成，底部以淺白色粗粒砂巖與三疊系上田組（T3s）假整合接觸。目前主采2-1煤、2-2煤和6煤。

2.2 構(gòu)造

礦井在大地構(gòu)造單元上位于桌子山-橫山堡逆沖帶?？偟膩碚f，礦井內(nèi)發(fā)育有兩組斷層，一組為走向逆斷層，另一組為傾向正斷層。礦井內(nèi)正斷層多為走向北北東、傾向南東；逆斷層多為走向北北西、傾向既有東傾，也有西傾。

礦井內(nèi)主體構(gòu)造為鴛鴦湖背斜，其兩翼差異較大：西翼含煤地層傾向西為單斜構(gòu)造，傾角35°左右，斷層稀少，屬簡(jiǎn)單構(gòu)造；背斜東翼，S3勘探線以北，李家圈向斜軸以西地段，含煤地層基本呈東傾的單斜構(gòu)造，傾角10°～18°，該地段內(nèi)斷層稀少，屬簡(jiǎn)單構(gòu)造；楊家窯北正斷層以南，由于受其它幾條斷層的影響，含煤地層沿走向、傾向的產(chǎn)狀有一定的變化（圖1）。

圖1 石槽村煤礦構(gòu)造綱要圖Figure 1 Structural outline map of Shicaocun coalmine

2.3 水文地質(zhì)條件

礦井內(nèi)煤系中由上而下劃分為第四系潛水含水層（Ⅰ）、直羅組底部砂巖含水層（Ⅱ）、2煤～6煤間砂巖承壓含水層（Ⅲ）、6煤～18煤間砂巖承壓含水層（Ⅳ）以及18煤以下至底部分界線砂巖含水層（Ⅴ）等五個(gè)主要含水層組，其中Ⅱ含水層是與礦井水害相關(guān)的主要含水層，其水文地質(zhì)特征如下：

侏羅系中統(tǒng)直羅組裂隙孔隙含水層（Ⅱ）在全礦井發(fā)育，處于主采煤層2煤的頂板。巖性以中、粗粒砂巖為主，泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)程度較差；地下水水位埋深33.65～57.03 m，含水層厚54.10～263.33 m，平均厚度153.13 m。底部砂巖含水層較穩(wěn)定，稱“七里鎮(zhèn)”砂巖，多為2煤直接頂板，富水性弱-中等，遇水沖擊呈松散狀，是影響礦井的直接充水含水層，含水層厚21.07～149.67 m，平均厚度93.89 m（圖2）。

圖2 石槽村礦井規(guī)劃期內(nèi)主采煤層與主要含水巖層關(guān)系示意Figure 2 A schematic diagram of planning period relationship between main workable coal seams and main aquifers in Shicaocun coalmine

根據(jù)鉆孔巖性鑒定、煤巖層對(duì)比及含水層等厚線圖分析，侏羅系中統(tǒng)直羅組裂隙孔隙含水層（Ⅱ）層位較穩(wěn)定，厚度自鴛鴦湖背斜軸向兩側(cè)逐漸增厚，巖性完整程度隨埋藏深度自淺而深增高，致密程度由北而南增強(qiáng)。又據(jù)鉆孔2209、S207、S204等觀測(cè)水位資料，在鉆進(jìn)至直羅組底部砂巖時(shí)，出現(xiàn)水位上升現(xiàn)象，水位上升值一般為2～5 m，說明該層地下水補(bǔ)給相對(duì)較好，富水性較強(qiáng)。

本區(qū)除新堿溝子溝外，無地表長(zhǎng)流水體。礦井地下水補(bǔ)給來源主要為大氣降水，其次為含水層之間的越流補(bǔ)給。第四系含水層主要受大氣降水補(bǔ)給和基巖含水層沿泉上升至含水層補(bǔ)給，次為少量沙漠凝結(jié)水補(bǔ)給。潛水總體自西而東方向徑流，至礦井東部邊界側(cè)向排泄，部分補(bǔ)給下部侏羅系基巖含水層。

直羅組砂巖含水層接受第四系含水層地下水滲透補(bǔ)給。侏羅系含煤地層各含水層組，由于埋藏深，上覆有較厚的隔水層，巖性多為砂巖與泥巖、粉砂巖等呈互層狀，因此，礦井深部大部分為含水層之間的越流補(bǔ)給；徑流方向主要自淺部沿巖層層面裂隙由西向東運(yùn)移運(yùn)動(dòng)。本礦井承壓水無統(tǒng)一的補(bǔ)給區(qū)，各煤層及煤層頂?shù)装宥酁槟鄮r、粉砂巖，為各含水層間相對(duì)隔水層，其水頭也沒有區(qū)域性變化規(guī)律，因沉積粒序的粒級(jí)不同，粒度橫向上有交替變化性，承壓水含水巖體在橫向上具不連續(xù)性，垂向上具分段性。含水層深部由于水的交替能力差，徑流極為緩慢，甚至幾乎不動(dòng)，加之地層的非均一性，因而地下水礦化度較高，礦井充水程度弱，水量小，富水性弱。

3 礦井充水因素分析

3.1 礦井充水因素

石槽村礦井充水因素具有多樣性，但由于生產(chǎn)初期的主要開采煤層為2-2煤，其頂板直羅組下段砂巖裂隙孔隙含水層含水豐富，故成為威脅礦井安全的主要充水水源。其他充水含水層富水性和充水強(qiáng)度中等，開采水文地質(zhì)條件較清晰。

①大氣降水。大氣降水為第四系含水層的直接補(bǔ)給水源，是直羅組底部砂巖含水層及煤系含水層間接充水水源。由于本區(qū)的氣候環(huán)境干旱少雨，含水層之間有較穩(wěn)定的隔水層阻隔，尤其是主要含水層“七里鎮(zhèn)”砂巖上部普遍發(fā)育有一層泥巖及粉砂巖隔水層，因此礦井涌水量與大氣降水之間關(guān)系不明顯。

表1 石槽村礦井回采工作面疏放水統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of coal face water drainage in Shicaocun coalmine

②直羅組底部粗砂巖含水層水。根據(jù)石槽村礦回采工作面疏放水資料，該含水層在礦井內(nèi)由北向南富水性有增強(qiáng)趨勢(shì)。如：處于礦井工業(yè)廣場(chǎng)北翼的112201工作面與工業(yè)廣場(chǎng)南翼的112202工作面相比單孔流量、疏放水總量相差近3倍（表1）。這主要是由于含水層標(biāo)高由北向南逐漸降低（高差100多米），形成了由北向南的地下水流場(chǎng)，在南部形成匯水區(qū)。

③構(gòu)造裂隙水。石槽村位于鴛鴦湖背斜軸部，一般背斜或向斜的軸部都是裂隙比較發(fā)育的部位。井下實(shí)際觀測(cè)資料證實(shí)：在構(gòu)造裂隙發(fā)育部位，鉆孔疏放水量急劇增大。如2011年12月在回風(fēng)斜井下部井底聯(lián)絡(luò)巷處施工的TQ4鉆孔，因處于張家廟向斜與DF5正斷層的交匯部位，單孔最大疏水量達(dá)到420 m3/h，比112202工作面施工的單孔最大流量130 m3/h大3倍以上。足見含水層的富水性與其構(gòu)造裂隙發(fā)育程度的密切關(guān)系。據(jù)鴛鴦湖礦區(qū)資料，大多數(shù)礦井掘進(jìn)巷道的出水或突水點(diǎn)均在斷層破碎帶或裂隙密集帶地段。

3.2 充水通道

石槽村礦井在井下進(jìn)行開采時(shí)，可能存在的充水通道主要有：

①斷層。石槽村礦井在地質(zhì)勘探階段共探明斷層24條。斷層按落差分類：10～20 m的8條；20～50 m的9條；50～100 m的3條；大于100 m的4條（礦井內(nèi)有DF1逆斷層、張家廟逆斷層，礦井邊界楊家窯正斷層、馬柳逆斷層）。斷層多，落差大。斷層與斷層破碎帶共同成為斷層水的儲(chǔ)存體和良好通道。當(dāng)巷道掘進(jìn)揭露斷層時(shí)，斷層破碎帶內(nèi)的水或者斷層溝通煤層頂板含水層的水會(huì)涌入礦井發(fā)生水害。

②開采形成的裂隙。根據(jù)《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》（GB12719-1991），結(jié)合本礦實(shí)際，石槽村礦井煤層開采冒落帶、導(dǎo)水裂隙帶兩帶高度計(jì)算結(jié)果如表2：

表2 石槽村煤礦2013～2015年主采煤層冒落帶、導(dǎo)水裂縫帶高度計(jì)算結(jié)果Table 2 Computed results of main workable coal seam caving zone,water conducted zone heights in Shicaocun coalmine during 2013～2015

從表2可以看出2-1煤、2-2煤和6煤回采產(chǎn)生的導(dǎo)水裂縫帶最大高度均大于上覆隔水層的厚度。2-1和2-2煤回采時(shí)的主要充水水源為其頂板直羅組下段含水層，6煤回采時(shí)的主要充水水源為其頂板6煤以上含水層，特別是4～6煤間含水層。煤層回采所產(chǎn)生的導(dǎo)水裂隙帶是本礦井的主要充水通道。

③封閉不良的鉆孔。石槽村礦井開展的地質(zhì)工作較早，其中包括了大量石油部門和煤炭勘探部門施工的鉆孔，由于早期施工的鉆孔存在封閉不良現(xiàn)象或者存在事故鉆孔，這些鉆孔可以將煤層頂、底板各含水層溝通，當(dāng)巷道掘進(jìn)或者工作面回采揭露這些鉆孔，含水層中的水可能會(huì)通過這些封閉不良鉆孔進(jìn)入礦井，造成水害事故。如2013年10月鴛鴦湖礦區(qū)南部的麥垛山礦602工作面2#風(fēng)巷掘進(jìn)至2028 m處揭露2504鉆孔，因鉆孔封閉不良溝通上部含水層發(fā)生突水，最大涌水量300 m3/h。

3.3 礦井充水強(qiáng)度

（1）井筒及巷道掘進(jìn)期間。石槽村礦自2007年1月至2010年8月3年時(shí)間內(nèi)，隨著采掘工程的進(jìn)展，礦井涌水量呈現(xiàn)波動(dòng)上升的趨勢(shì)，由2007年1月井筒掘進(jìn)階段的65.5 m3/h增加至礦井投產(chǎn)前的310.7 m3/h。

（2）工作面回采期間。在工作面回采期間，礦井涌水量的主要來源包括井筒涌水量以及11采區(qū)巷道和回采工作面的涌水量（圖3），工作面回采期間涌水特征如下：

圖3 礦井涌水量變化曲線Figure 3 Mine water inflow and related water inflow variation curves

①隨著生產(chǎn)工作面的不斷增加，礦井涌水量呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)，截止2012年10月，礦井總涌水量達(dá)到740 m3/h，其中，112201、112202和112203三個(gè)工作面的涌水量之和占礦井總涌水量的63.3%，從數(shù)據(jù)分析可以看出，目前工作面的涌水量占礦井總涌水量的大部分，并且有著繼續(xù)增大的趨勢(shì)。

②石槽村煤礦112201工作面是11采區(qū)的首采面，在工作面開采前，對(duì)頂板直羅組砂巖水進(jìn)行了預(yù)疏放，2011年7月份最大疏放水量210 m3/h，在同年8月份工作面開始回采時(shí)，隨著頂板跨落，采后涌水的增加，8月17日整個(gè)工作面總涌水量達(dá)到225 m3/ h，后逐漸增大，在10月底達(dá)到最大值318 m3/h，后逐漸減小，2012年4月底實(shí)測(cè)涌水量?jī)H為70 m3/h，工作面開采期間，平均涌水量194.3 m3/h。

4 礦井水害類型及防治對(duì)策

石槽村煤礦目前主采2-1煤、2-2煤和6煤，對(duì)礦井涌水量產(chǎn)生影響的充水水源主要為2煤頂板的直羅組砂巖水，其次為2～6煤間含水層。地下水由于補(bǔ)給面積大，補(bǔ)給通道多，且靜儲(chǔ)量以孔隙裂隙水為主，富水性分布不均，所以，基巖含水層集中涌水是礦井的主要水害類型，也是礦井防治水的主要目標(biāo)。石槽村煤礦防治水的工作重點(diǎn)應(yīng)是防止煤層頂板水突水為主，及由此可能造成的潰砂災(zāi)害，斷層破碎帶或裂隙密集帶為礦井防治水的重點(diǎn)區(qū)域。下面對(duì)該礦主要水害類型分述如下：

4.1 頂板砂巖水害形成機(jī)理及防治

①煤層頂板砂巖水害形成機(jī)理。石槽村煤礦主采的2號(hào)煤層位于侏羅系延安組的最上部，該煤層的開采主要受到頂板直羅組下段砂巖水的威脅。2號(hào)煤層工作面涌水一方面來自頂板冒落帶、導(dǎo)水裂隙帶范圍內(nèi)巖石儲(chǔ)存的裂隙水和孔隙水，此為靜儲(chǔ)量，其大小主要與含水層的儲(chǔ)水率、冒落帶范圍大小、降落漏斗形態(tài)有關(guān)；另一方面來自采空區(qū)以外含水層向采空區(qū)流入的水，即動(dòng)態(tài)補(bǔ)給量，其大小與滲透系數(shù)、進(jìn)水邊界長(zhǎng)度有關(guān)。由于直羅組砂巖含水層滲透系數(shù)較小，工作面涌水量以煤層頂板含水層的靜儲(chǔ)量為主。當(dāng)工作面開采后初次來壓時(shí)，伴隨著基本頂垮落，砂巖含水層中的靜儲(chǔ)量通過導(dǎo)水裂隙帶涌入工作面，造成涌水量瞬間增大，嚴(yán)重時(shí)可以導(dǎo)致水害事故的發(fā)生。另外根據(jù)鄰近的紅柳煤礦水害分析成果，如果工作面頂板含水層存在‘兩層砂巖夾泥巖’的特殊巖性組合，還有可能在頂板泥巖夾層的離層中形成離層水儲(chǔ)水體，加劇水害發(fā)生強(qiáng)度[6]。

②防治頂板水害的有效方法是對(duì)頂板砂巖含水層采前疏水降壓。根據(jù)對(duì)已采工作面疏放水成功經(jīng)驗(yàn)以及水文地質(zhì)條件分析可以確定，對(duì)煤層頂板含水層水害防治的有效措施就是進(jìn)行采前疏水降壓，即有效疏放含水層中的靜儲(chǔ)量，減小工作面回采期間的峰值涌水量。例如，本礦井112201工作面頂板直羅組下段含水層靜儲(chǔ)量的預(yù)測(cè)為58.6萬m3，開采前鉆孔疏放總水量約為73.7萬m3，回采時(shí)工作面涌水量約為159.6 m3/h。開采前鉆孔疏放水總量大于含水層靜儲(chǔ)量、鉆孔殘余水量小于含水層動(dòng)態(tài)補(bǔ)給量，通過了采前安全評(píng)估。達(dá)到了有效疏放頂板含水層靜儲(chǔ)量的目的，從工作面開采一直到結(jié)束，沒有發(fā)生大的集中涌水，實(shí)現(xiàn)了安全開采。

在附近采區(qū)巷道中選擇有利地點(diǎn)提前疏放工作面頂板含水層水，是提高疏放水效果、降低疏放水費(fèi)用的有效方法。石槽村煤礦為了11采區(qū)112204工作面機(jī)巷施工過程中減少涌水量、能夠順利穿過DF5斷層（落差28 m），在附近回風(fēng)斜井下部井底聯(lián)絡(luò)巷處施工疏放水鉆孔，單孔最大疏水量達(dá)到了420 m3/h，水量充沛，兩個(gè)月后依然在240 m3/h。據(jù)實(shí)測(cè)資料，該孔一年的累計(jì)疏放水量達(dá)150多萬m3。通過水文地質(zhì)分析認(rèn)為該處鉆孔疏水量大的原因：一是處于張家廟向斜部位屬于原始狀態(tài)的構(gòu)造匯水區(qū)域，二是受到了DF5斷層的影響，形成了容水、導(dǎo)水的斷層破碎帶，為周邊水的匯集補(bǔ)給創(chuàng)造了條件（圖4）。

圖4 石槽村煤礦回風(fēng)斜井井底鉆孔布置Figure 4 Upcast incline underground borehole layouts in Shicaocun coalmine

4.2 斷層水害的防治措施

石槽村煤礦斷層發(fā)育較多，其中的正斷層往往含（導(dǎo)）水性較強(qiáng)，是斷層水害的防治重點(diǎn)。為了經(jīng)濟(jì)有效地探查斷層的含導(dǎo)水性，一般先采用物探方法對(duì)斷層進(jìn)行超前探測(cè)，初步確定斷層位置及富水性，然后施工探查鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證，準(zhǔn)確探明其落差、產(chǎn)狀及富水性，在此基礎(chǔ)上再確定掘進(jìn)巷道過斷層方案。對(duì)于回采工作面周邊處于采動(dòng)影響范圍內(nèi)的斷層，必須打鉆將斷層含水帶的靜儲(chǔ)量提前進(jìn)行疏放，防止在工作面開采后受采動(dòng)影響誘發(fā)突水。如該礦112202工作面切眼外的楊家窯北正斷層，經(jīng)測(cè)算分析將受到采動(dòng)影響，因此在采前施工了8個(gè)疏放水孔，總疏水量達(dá)263 m3/h，由于對(duì)靜儲(chǔ)量疏放徹底，盡管工作面開采時(shí)還有89 m3/h的殘余動(dòng)流量，卻沒有發(fā)生大的突水，實(shí)現(xiàn)了防患于未然。

4.3 離層水的防治

離層水是是直羅組底部砂巖含水層受采動(dòng)影響衍生出來的，根據(jù)紅柳煤礦水害形成地質(zhì)特征分析，在工作面煤層開采后，頂板破壞，巖層間離層逐漸形成，處于兩層砂巖含水層之間泥巖隔水層遇水膨脹逐漸填堵了導(dǎo)水裂隙，類似于“再造隔水層”，地下水通過原生裂隙、孔隙迅速充填離層帶，使得離層成為了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的“儲(chǔ)水體”（圖5）。隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，頂板破壞強(qiáng)度加大，原先的平衡被打破，封存的離層水瞬間潰入礦井，造成突水。因此，紅柳煤礦水害形成的根本原因是煤層頂板砂巖含水層夾有20 m左右泥巖隔水層的特殊巖性組合，在開采過程中形成的離層水是紅柳煤礦首采面突水的直接原因。

圖5 離層水突水機(jī)理示意Figure 5 A schematic diagram of stratifugic water bursting mechanism

石槽村煤礦與南部的紅柳煤礦相鄰，首采煤層同樣為2煤，其充水水源均來自其頂板直羅組底部粗砂巖含水層，并且部分工作面與紅柳煤礦具有相似的頂板巖性組合，為了避免類似紅柳煤礦離層水突水情況的發(fā)生，需要在認(rèn)真分析石槽村煤礦地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，借鑒紅柳煤礦離層水探放的經(jīng)驗(yàn)，制定本礦的離層水探放措施。垂向上施工的離層水探放鉆孔要穿透直羅組底部粗砂巖含水層，平面上要打到離層水范圍的最低點(diǎn)位置。另一方面，從紅柳煤礦1121工作面曾經(jīng)發(fā)生的幾次突水過程分析，煤層頂板的周期性突水與工作面開采周期的來壓步距有直接關(guān)系。因此，在設(shè)計(jì)離層水探放鉆孔的位置時(shí)應(yīng)予充分注意。

5 結(jié)論

通過對(duì)鴛鴦湖礦區(qū)石槽村礦井水文地質(zhì)條件分析，認(rèn)為礦井水害主要來自煤層頂板直羅組下段“七里鎮(zhèn)”砂巖水的威脅。頂板砂巖水害形成的主要原因是砂巖含水層中的靜儲(chǔ)量通過煤層開采形成的導(dǎo)水裂隙帶進(jìn)入工作面，造成瞬間大量涌水。治理措施是在工作面開采前對(duì)頂板砂巖含水層進(jìn)行預(yù)疏放。主要結(jié)論有以下幾點(diǎn)：

①超前疏放頂板水可以起到“削峰平谷”的作用，是治理頂板水害的有效措施。為了保證疏放水效果，在工作面回采前要按疏放水設(shè)計(jì)提前施工頂板鉆孔，同時(shí)要保證有足夠的疏放水時(shí)間（一般在2個(gè)月以上），正式開采前還要進(jìn)行疏放水效果評(píng)價(jià)，通過后才能進(jìn)行開采。這是防治工作面頂板水害的三個(gè)必要步驟。

②對(duì)采掘工作面可能遇到的導(dǎo)水地質(zhì)構(gòu)造必須實(shí)施超前探放水。由于石槽村礦井范圍內(nèi)斷層和褶曲發(fā)育，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，對(duì)掘進(jìn)頭前方遇到的導(dǎo)水?dāng)鄬?、含水層必須進(jìn)行探查；對(duì)工作面采動(dòng)影響范圍內(nèi)的斷層要在采前探明其準(zhǔn)確位置及含水性，若為含水豐富、規(guī)模較大的導(dǎo)水?dāng)鄬樱仨氝M(jìn)行提前預(yù)疏放將水壓降至安全界限以下方可回采。

③為了爭(zhēng)取有足夠的疏放水時(shí)間，緩解疏放水與采掘生產(chǎn)的矛盾，可以考慮在工作面周圍的采區(qū)巷道實(shí)施超前集中疏放水。即選擇排水條件好、有利疏放水的地段有計(jì)劃地實(shí)施。這是改善采掘作業(yè)條件、提高疏放水效果、降低疏水成本的有效途徑，可以在寧東其他礦井推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)石槽村煤礦.神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司石槽村煤礦2012～2016年涌水量預(yù)測(cè)報(bào)告[R].銀川：神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司石槽村煤礦, 2012.

[2]中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司石槽村煤礦112201工作面防治水技術(shù)總結(jié)[R].銀川：神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司石槽村煤礦，2012.

[3]中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司石槽村煤礦2013～2015年礦井防治水規(guī)劃報(bào)告[R].銀川：神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司石槽村煤礦，2013.

[4]中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司，神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)石槽村煤礦.神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司石槽村煤礦礦井水文地質(zhì)類型劃分報(bào)告[R].銀川：神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司石槽村煤礦, 2013.

[5]趙寶峰，頂板砂巖水害形成機(jī)理、防治措施及效果[R].中煤科工集團(tuán)西安研究院，2016.

[6]褚彥德，寧東鴛鴦湖礦區(qū)紅柳煤礦頂板砂巖突水機(jī)理分析[J].中國(guó)煤田地質(zhì)，2013，25（4）：34-39.

[7]趙全福.中國(guó)煤礦防治水技術(shù)經(jīng)驗(yàn)匯編[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1998.

[8]李世峰，金瞰昆，劉素娟.礦井地質(zhì)與礦井水文地質(zhì)[M].江蘇徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

[9]虎維岳.礦山水害防治理論與方法[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.

Roof Sandstone Water Hazard Features and Control Measures in Shicaocun Coalmine,Yuanyanghu Mining Area,Eastern Ningxia

Chu Yande
(Shenhua Ningxia Coal Industry Group Co.,Ltd,Yinchuan,Ningxia 750011)

The Shicaocun coalmine is situated in the south central Yuanyanghu mining area.The hydrogeological condition in the coalmine is complex and threatened by thick roof sandstone water and other water hazards.On the basis of coalmine geological and hydrogeological condition analysis,have pointed out that the middle Jurassic Zhiluo Formation fissured and porous aquifer is the main water filling source impacting the main workable coal seam No.2.Fractures are well developed in the interjunction of the coalmine situated Yuanyanghu anticline axis,Zhangjiamiao syncline and normal fault DF5;single well drain flow is large,fault and mining formed fracture zone and poor sealed boreholes are major water filling channels.Along with the winning and opening progress,mine inflow growth presented an undulant rising trend.It is considered that to carry out roof sandstone aquifer advanced dewatering depress is the effective method to control water hazard.The study also has carried out useful discussion on fault water and stratifugic water hazard control,thus has certain popularization value in water control of the coalmine and even other coalmines in the eastern Ningxia.

mine water filling;water filling factor analysis;water hazard control;Shicaocun coalmine

TD745

A

10.3969/j.issn.1674-1803.2017.02.10

1674-1803(2017)02-0046-07

褚彥德（1958—），高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事礦井地質(zhì)與礦井防治水技術(shù)管理工作。

2016-08-29

責(zé)任編輯：樊小舟