矿井涌水量变化原因及分析治理090414

郭屯煤矿

矿井涌水量变化原因及分析治理

一、井田水文地质条件

区内含水层自上至下依次是Q+N 砂砾层、P 21、P 12砂岩、3煤层顶、底板砂岩、太原组三灰、

十下灰及奥陶系灰岩。其中3煤层顶、底板砂岩和太原组三灰是对开采上组煤的直接充水含水层；

十下灰及奥灰为开采下组煤的直接充水含水层。

(一)新生界松散含水层

1、 第四系松散孔隙含水层

第四系地层为河湖相沉积广布全区,由粘土、亚粘土、砂质粘土和粉、细砂组成，与下伏上第三系地层呈不整合接触,厚100.70～156.40m ，平均厚133.27m,东北薄,西南厚。

含水砂层以中、细砂为主,局部有粉砂和粗砂。一般含砂层4～6层,砂层厚度19.1～77.10m,含砂率15.4～58.8%,砂层比较松散,连续性较好,透水性较强；顶部以粉质沙土为主,透水性好。属中等富水松散孔隙含水层,直接接受大气降水的补给。浅层水水位标高34.41～43.73m,

2、上第三系

上第三系地层厚227.80～542.75m ，平均443.74m ，由粘土、砂质粘土和砂砾层相间沉积组成。上第三系可分为上、下两段:

上段（N 2）:厚91.80～385.60m,平均285.97m 。由中、细砂层与杂色粘土、砂质粘土相间沉积而成。一般含砂层7～15层,砂层厚度70.0～149.2m,砂层厚度占25.2～55.1%,砂层单层厚度较小,成犬牙交错状相连，砂层较松散,富水性较强，为松散孔隙承压水。

下段(N 1):厚85.80～229.50m,平均157.77m 。以厚层粘土为主,粘土呈杂色,呈现半固结状。砂层以灰白、棕黄色的中、细砂为主,据井田内J-7、J-10号孔抽水试验资料,抽水层段砂层累厚21.15～25.3m,水位标高38.18～39.10m,单位涌水量0.0857～0.1717L/s.m,渗透系数0.45～0.7692m/d ,属富水性中等的松散孔隙承压含水层。

(二)二叠系上、下石盒子组砂岩含水层

主要分布于井田中、东部，有36孔揭露，含水层为中、细砂岩，砂层单层厚度2.0～33.9m.，漏水孔率58.3%。主要漏水点岩性为中、粗、细砂岩，并多分布于断层附近及基岩风化带，其含水性是由于构造或风化所形成的裂隙所致。据邻区梁宝寺井田L7-3号孔抽水试验资料,单位涌水量0.0141L/s.m,富水性弱。

该段漏水点深度为417.11～759.48m ，下距3（3上、3下）煤层间距除北边界的117号孔外均大

于100m,一般均位于采煤裂隙带之上,正常情况下对开采上组煤层没有直接充水影响。

(三)山西组3(3上、3下)煤层顶底板砂岩含水层

砂岩厚6.58～40.32m ，平均28.28m 。3煤层顶板砂岩厚2.10～21.92m ，以细砂岩为主，局部为中砂岩和粉砂岩，裂隙局部发育。单位涌水量0.0074～0.02371L/s.m ，渗透系数0.040～0.0659m/d ，水位标高37.44～39.25m ，属弱富水裂隙承压含水层。

二、充水因素

井巷由二叠系的下石盒子组进入山西组施工, 含水层为主要为中、细砂岩裂隙水，砂岩层单层厚度2.0～5m ，高角度裂隙发育，单位涌水量0.0074～0.02371L/s.m ，渗透系数0.040～0.0659m/d ，主要充水途径为，受采动影响而造成的顶板冒裂导水带、底板破坏裂隙带，以及导水的断裂构造。其主要正常充水方式为采动裂隙导水。

三、涌水量变化原因

截止2009年3月底，巷道揭露砂岩约690m （不抱括井筒）,其中含水砂岩416m,揭露含水砂岩面积6032m 2。出水点多集中在M5、M6、M7、M8含水层揭露地段，以M5和M7居多，多以淋水的形出现。井下集中出水点共有四处，水量变化情况如下：

最大出水点为副井区仓顶峒室，顶板为M4砂岩含水层，初始水量为20m 3/h,后来随冒顶面积增大，出水量也不断增加，最大水量为206m 3/h 。现水量为160m 3/h 左右。衰减迹象较明显。仓顶峒室顶板出水，导致矿井总水量明显增加。

其它三处出集中水点分别是：副井底等候室M7砂岩水、回风下山和胶带下山M5砂岩水，出水量一般在10-25m3/h 左右，衰减较慢。

含水砂岩细砂岩上覆泥岩或粉砂岩隔水层，巷道施工过程中，在初次揭露时，有突水现象，瞬间突水量较大，同时衰减也较快。证明砂岩裂隙发育，以静储时为主。

巷道进入工作面顺槽时，沿煤层顶板掘进，其岩顶、底板岩性以细砂岩为主，局部为中砂岩和粉砂岩，局部裂隙发育，主要水源来自顶板砂岩裂隙水。

为保证工作面的正常回采，工作面回采前，对顶底板砂岩水进行疏放，经计算3砂放水量在141m 3/h ， 矿井预计总涌水量将由现在的710m 3/h 增至850m 3

/h 左右。 四、治理方法

由于砂岩水裂隙水分布面较大，裂隙较多，注浆难以达到预期效果，多以自然疏放为主，对大的出点，可在出水点的周围（或上游）采用注浆的方法，设置围幕线进行堵水截流，减少出水量,以降低排水费用。

1302工作面涌水量预计

一、1302面地质概况

3102工作面为我矿的首采面，工作面推采长度730m。面长200m，面积约163018m2。煤层走向近180°，倾向近90°。煤层倾角约+6°。地质构造简单，为一单斜构造。根据巷道初步揭露情况，煤层厚度1.5-3.0m顶、底板情况如下：

顶板：顶板由下向上依次为细砂岩（平均厚度9.0m）、泥岩（平均厚度6米）、中粗砂岩（层厚16米，富水）。

底板：直接底为粉砂岩，厚约平均8.73m，下部为细砂岩厚16.85m。

二、充水因素分析

1302工作面开采的主要充水途径为，受采动影响而造成的顶板冒裂导水带、底板破坏裂隙带，以及导水的断裂构造。其主要正常充水方式为采动裂隙导水带。

1、顶板冒裂导水带、底板破坏裂隙带，主要含水层为3砂，裂隙发育，总体富水性弱。但有其不均一性，-808m轨道石门在揭露煤层顶班砂岩时，瞬间涌水量为206m3/h，后衰减较快，稳定水量约60m3/h。

2、3下煤层下距三灰含水层（J-2和123孔）平均60m,远大于安全隔水层厚度15m，故不受其影响。（后符三灰隔水厚度计算）

3、断裂构造：与工作面相邻的有F3断层,落差0-16m，顶板含水砂岩与工作面在同一水平，由于为挤压断层，导水性较弱。根据巷揭露F8（H=0-15m）和东董断层（H=0-35m）时，只有少量淋水出现。在回采前进行探查，以确定其导水性。

根据开采设计提供资料，煤层开采要充水因素为顶、底板砂岩，即3砂。

三、3砂涌水量预算

①计算方法：大井法

②参数选择：

I、水文资料：

根据设计资料提供，井田内有J-12、J-17孔对3砂抽水，抽水曲线正常，其成果作为涌水量计算依据。故3砂涌水量计算采用J-12、J-17孔抽水成果的平均值。

II、地质资料