奥灰水对马家沟煤矿深部开采的危害因素分析

收稿日期：2011－01－15作者简介：刘德民（1972—），男，河北唐山人，1996年毕业于焦作工学院，高级工程师，现任唐山马家沟矿业有限责任公司总工程师，主要从事矿井水灾害防治、矿井通风和瓦斯防治方向的研究。

奥灰水对马家沟煤矿深部开采的危害因素分析刘德民（唐山马家沟矿业有限责任公司，河北唐山063021）摘要：马家沟煤矿开采深度超过700m ，且矿井水文地质条件复杂，矿井突水防治工作十分艰巨。

通过分析影响马家沟煤矿深部开采的主要突水水源特征及其影响因素，弄清了各个影响因素的权重，使矿井水害防治“有的放矢”。

关键词：矿井水害；深部开采；含水层中图分类号：TD745文献标识码：B文章编号：1671－749X （2011）05－0028－020引言矿井突水灾害是煤矿生产中重要灾害之一，随着煤矿开采深度的逐年增加，地层深部层压水害对煤矿生产的危害程度有增加的趋势。

马家沟煤矿开办于1908年，具有近百年的开采历史，现开采水平大都在－700m 以下，并具有地质构造复杂，含水地层多的特点。

所以矿井水害的防治是十分艰巨和紧迫的任务。

分析马家沟煤矿深部开采的主要突水水源的影响因素，对该矿开采深部煤层的防突水工作保证安全生产具有重要指导意义。

1奥灰突水发生的部位及突水因素分析1．1奥灰突水发生的部位断层部位：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。

陷落柱部位：奥灰古岩溶的存在及其塌落拱的不断发展，含煤地层中常存有由各种破碎岩石充填的陷落柱，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。

地层岩石较完整的部位：随着采矿深度的逐步延深，隔水层所承受的奥灰水压力越来越大，一旦这种承受能力低于安全值时，必然发生突水事故。

1．2突水因素分析富水性和含水层的水头：位于煤层顶底板下中奥陶统含水层是影响下组煤开采的主要含水层，承压水进入采掘空间，如果含水层压力过大则承压水就会对水平面形成一个高压力区，使岩层抬动位移或臌胀，导致突水。

因此，水头压力在突水中的作用至关重要。

富水性强弱则决定了突水的危害程度强弱，富水性强且厚度大、分布广的含水层具有强的补给来源，造成的危害更大。

富水性弱且厚度较薄的含水层，如果不与其他强含水层有水力联系，即使突水，水量也较小，一般不会对生产矿井造成危害。

突水大小与突水点位于径流带的位置有关系。

在主要径流带眼水平方向从汇水入口到排泄出口，水量丰富且主要为动储量，则该区容易出大水，沿垂直方向某一标高范围内岩溶特别发育，含水量特别丰富，则在此范围内突水频率和突水量较大。

隔水层的岩性组合和厚度：底板隔水层强度是阻抗突水的主要因素。

隔水性阻抗能力的大小，决定于隔水层的厚度、岩石力学性质及组合关系等。

防治承压水导升的较优岩层组合形式是，位于承压含水层之上的是软岩层，再加上弹性模量较大的硬岩层，硬岩层又是软岩层的组合。

一定厚度的隔水层是防止奥灰突水，保护矿井安全开采的必要条件，82刘德民奥灰水对马家沟煤矿深部开采的危害因素分析2011年但真正能起到隔水作用的则是有效隔水层厚度。

构造对隔水层的破坏作用：构造使隔水层的完整性遭到破坏，从而形成导水通道和储水空间。

一切断裂无论大小都有可能成为充水水源进入生产矿进的通道。

由隔水层隔开的各含水层地下水，往往通过断裂进入矿井。

研究表明，断裂构造带是矿井突水的主因及其控制因素［1］。

据统计，80%以上的煤矿充水都与断裂构造有关［2］。

张西民，马培智等［3］，在研究顶板周期来压和底板突水关系时认为，构造破坏带是最易产生突水的地点。

非来压期间，当采空区卸压带内存在构造破坏带时，承压水首先通过已受超前压力破坏的构造裂隙带形成突水事故。

来压期间，如果煤壁附近存在破坏带时则加剧构造影响区的再次破坏，进一步减弱其阻水能力使构造区成为突水危险性最大的区域。

回采面积对突水的影响：在正常的地质条件下，只有当采空面积达到一定范围，所产生的采动效应才能使隔水层的阻水能力降低到不能阻抗水压而发生突水。

开采面积扩大，周期来压次数增多，对底板多次反复作用，使底板采动裂隙越来越低。

反之，当采动活动停止，矿压趋于稳定并逐渐恢复到原来的平衡状态，底板裂隙部分压闭收缩。

因此，缩短工作面长度对煤层串、穿采，可以减少采动和矿压对煤层底板的影响和破坏深度，是遏制突水的有效手段。

矿压对底板的破坏作用：矿压是导致煤层底板突水的重要因素。

矿压的产生会引起各种力学现象，如顶底板破坏、塌陷、底板岩层底臌、和支护物的损坏等。

底板的底臌会使底板岩层的连续性遭到破坏，底板岩层产生的裂隙破坏程度即为矿压破坏深度。

此深度段的产生使得隔水层的隔水性能在一定程度下降，甚止使得此段与含水层导通，成为底板突水的直接通道。

陷落柱对隔水层的破坏作用：陷落柱岩性特征表现为成分复杂，未胶结或弱胶结，无分选，岩石碎块呈棱角状，形状不规则，排列杂乱；在陷落柱柱体的边缘部位，常有一些不同规模的整体垮塌的岩块，其倾向均指向陷落柱中心，产状较陡，与正常的地层呈断层接触的假象。

陷落柱体内杂乱无章的碎屑岩一般是上覆岩层垮塌充填，岩性较复杂，呈角砾状，分选度和磨圆度均较差，角砾大小不等，最大的直径可达数米，最小的仅数厘米。

2矿井突水条件分析2．1充水水源奥灰突水的主要突水水源是奥陶系灰岩强含水层水，奥陶系灰岩顶界面距12－1煤层一般为150 160m，矿井主运输巷道一般布置在唐山灰岩之上，随着矿井向深部水平发展，奥灰水压增大，矿井面临奥灰水的威胁。

另外，根据钻孔资料分析，A11、F2断层在深部使煤层与奥陶纪灰岩对接，增大了奥灰水的威胁。

2．2充水途径断裂构造影响：断裂构造对底板隔水层的影响主要体现在两个方面，一方面由于断裂错动缩小了煤层与奥陶系下统灰岩含水层之间的距离，使保护层有效厚度变小；另一方面，断裂构造的错动降低了隔水岩层的强度，使隔水岩层承受的水压降低。

隔水层厚度影响：隔水层厚度是控制底板突水的主要因素之一，隔水层越厚采煤越安全。

一旦隔水层厚度低于安全值时就有可能发生突水事故。

根据历次突水情况分析，奥灰突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，有时就连提出单一因素的精确数据也是很困难的。

3结论基于以上原因，井下试验数据才是评价奥灰突水条件的可靠依据，但井下试验、观测工作应在对物探和钻探综合勘察已经查明，或基本查明与突水有关的主要静态因素之后进行。

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施，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，或因局部水害的治理而投入大量的费用。

参考文献：［1］伊万才，尹增德．矿井突水原因及其防治［J］．焦作工学院学报，1999，18（1）：18－21．［2］张立海，张业成．中国煤矿突水灾害特点与发生条件［J］．中国矿业，2008，17（2）：44－46．［3］张西民，马培智．采煤工作面顶板来压和底板突水关系的数值模拟研究［J］．陕西煤炭技术，1998，（1）：24－27．（下转第37页）92第5期刘德民奥灰水对马家沟煤矿深部开采的危害因素分析况。

还可以到矿山、井下、煤矿机械厂等拍摄、录制相关矿山设备的实际工作录像，制作采掘机械的三维模型，运动学动画。

2树立学生为主体的现代教学观现代教学观主张在教师引导下，以学生为主体，以实现培养目标和培养规格为导向，师生共同探讨交流的过程，是学生由知识技能的被动接受者，向知识技能的主动探求者转变，教师由知识技能的传授者向教学活动的设计，组织，指导者转变；由强调统一要求向因材施教，由重理论轻实践向产学研相结合培养高等技术应用型人才转变。

2．1教学方案设计的改革按照“实际，实用，实践”的原则，改革课程教学内容，课程体系，制定本课程的人才规格和知识能力结构。

教学内容必须做到实用性，针对性，必须根据就业需要去有的放矢的选择教学内容。

例如本课程中DY －150型采煤机是目前国内基本上淘汰的一种机型，我们在讲授时可以删去。

而对于SGW －150型可弯曲刮板输送机要进行重点讲授。

利用图片让学生对输送机有一个直观的认识，激发学生学习兴趣，促进学生主动学习开展课堂讨论，培养思维表达能力加强实习实训，培养动手能力注重精讲多练，培养独立学习能力树立创新观念。

2．2教学方法的改革要合理恰当运用多媒体教学，利用多媒体技术对文本，图形，图像，视频图像，动画和声音等的综合处理，编制的课程多媒体辅助教学课件，能充分创造一个图文并茂，有声有色，生动逼真的教学环境，有效地减轻学生课业负担，激发学习兴趣。

例如在讲授耙斗装载机的工作原理时，可以在互联网上下载一些耙斗机工作的动画演示，让学生即使没有接触过这种装载机，也能形象地理解耙斗的往复运动与钢丝绳在卷筒上的缠绳和放绳之间的关系，真正地改变传统教学单调模式，使快乐学习落到实处。

要加强实习实训，理论要与实践相结合，进而提升技能，真正做到“知行合一”。

2．3改革考试方法，树立全能考核观应建立以专业技术标准和职业素质为基础的考试考核体系，在考试考核内容选择方面，既要体现人才培养目标和课程目标要求，又要有利于培养学生运用所学知识和技术分析问题和解决问题的能力。

真正做到既考知识，又考能力和素质，体现应知、应会。

应在考试考核方法选择方面应根据考试课程的特点，打破用一份试卷来检查教学质量的模式。

尽可能采取多样化的考试考核方法，将口试、笔试与技能操作相结合；也可以采用无标准答案试题，着重考核学生的应对能力和方法。

应在评判学生学业成绩方面，把课程终结考试与过程考核中学生取得的成绩，一并作为判断学生成绩的重要依据。

可以采取五级分制即优、良、中、及格、不及格。

四应建立课程考试质量分析制度，对考试内容、命题及考试结果要进行认真分析，不断完善考试考核办法；要建立学生综合素质测评制度。

3结语相信通过上述几种教学改革，学生对学习会产生兴趣，并能提高他们分析问题、解决问题的能力，为今后走上工作岗位打下坚实的基础檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪。

（上接第29页）Analysis on the hazards of Ordovician limestone waterto deep mining in Majiagou coal mineLIU De-min（Tangshan Majiagou Mining Co．，Ltd ，Tangshan 063021，China ）Abstract ：Majiagou coalmine has mined deeper than 700m and the hydrogeological conditions is complex．Mine water control work is very difficult．The paper analyzed the characteristics and factors of water inrush in deep mining and determined the weight of various factors．So that the water control work has focused．Key words ：mine water disasters ；deep mining ；Aquifer73第5期申玉珠煤矿技工学校《采掘机械》课程教学方法探讨。