黄陵一号煤矿2号煤层顶板涌_突_水危险性分区预测

第32卷第2期2012年03月

西安科技大学学报

JOURNAL OF XI’AN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Vol．32No.2

Mar.2012

文章编号：1672－9315（2012）02－0155－05

黄陵一号煤矿2号煤层顶板涌

（突）水危险性分区预测

王苏健1，侯恩科2，冯洁2，卫勇峰3，赵平3

（1．陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，陕西西安710075；2．西安科技大学地质与环境学院，

陕西西安710054；3．陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿，陕西黄陵727307）

摘要：在分析黄陵一号煤矿水文地质条件与充水因素的基础上，认为直罗组下段含水层是2号煤层顶板涌（突）水的主要水源。通过经验公式计算与实测冒落带和裂隙带（简称“两带”）高度的对比分析，认为经验公式不适合该区开采实际，适合该区的冒采比和裂采比分别为5．7和25．2．以裂采比32为阈值，对矿井中北部2号煤层待采区进行了顶板涌（突）水危险性分区预测，为矿井防治顶板水害提供了依据。

关键词：黄陵一号煤矿；充水因素；“两带”高度；涌（突）水危险性；分区预测

中图分类号：TD741文献标志码：A

0引言

煤炭是我国的基础能源，在一次性能源消费构成中所占比重长期保持在70%左右［1］，然而，煤层顶板涌（突）水是制约煤炭资源安全开采的重要因素之一，解决煤层顶板涌（突）水条件定量评价问题，对煤矿安全生产具有极其重要的理论指导意义和实用价值［2］。黄陵一矿自1991年建井以来，共发生了4次大的突水事故，其中，2号煤层顶板水害是矿井防治水的重要问题之一。本文在分析黄陵一号煤矿水文地质条件与矿井充水因素的基础上，探讨该区导水裂隙带高度发育规律，并进行矿井2号煤层待采区顶板涌（突）水危险性分区预测，可供该矿井及其开采条件相似矿井防治水工作参考。

1矿井地质概况

黄陵一号煤矿地处陕西省黄陇侏罗纪煤田黄陵矿区东北部，陕西省黄陵县店头镇，井田面积约210 km2．矿井核定生产能力为5．0Mt/a，采用平硐开拓，单水平开采，长壁综采垮落法管理顶板的采煤方法。截至目前，一、二、四盘区已回采结束，三、六盘区为生产盘区。

井田地层由老到新有三叠系上统永坪组（T

3y ）、侏罗系下统富县组（J

1f

）、侏罗系中统延安组（J

2y

）、直

罗组（J

2z ）、安定组（J

2a

）、白垩系下统洛河组（K

1l

）、华池组（K

1h

）、新近系上新统保德组（N

2b

）及第四系上更

新统（Q

3m ）和全新统（Q

4

）。

井田含煤地层为延安组，全区分布，含煤4层，自上而下编号为0，1，2，3号煤层，其中2号煤层为唯一主采煤层。2号煤层可采厚度0．80 4．69m，平均可采厚度2．18m．井田构造简单，为一总体倾向北西西的单斜构造，仅发育少量落差较小的正断层和宽缓波状起伏。

2矿井水文地质条件与充水因素

矿井地处陕北黄土高原南部，年平均降水量978mm，蒸发量大于1300mm［3］。地形属较复杂的中

*收稿日期：2012－02－10

通讯作者：王苏健（1963－），男，陕西韩城人，高级工程师，主要从事煤矿防治水技术研究．

低山区，黄土沟壑发育，沮水河为区内最大河流，郑家河、米家河等分布于矿井东部，属洛河水系。

2．1含水层

井田含水层共有8层，其特征如下

1）第四系河谷砂砾石孔隙潜水含水层（Q

4

）：主要分布于沮水河河谷中，岩性以灰黄色含泥沙的卵砾石和亚粘土、砂质粘土为主，厚度0 8．87m，平均厚度5．73m，钻孔单位涌水量0．1 4．664L/s·m，渗透系数8．25 85．17m/d，富水性中等。

2）第四系黄土孔隙潜水含水层（Q

3

）：全区大面积分布，岩性为亚粘土、砂质粘土及亚砂土，底部砂砾石或亚砂土含水，钙质结核及粘土层为其隔水层，总厚一般0 203．20m，平均厚度66．46m，富水性微弱。

3）白垩系下统华池组砂岩裂隙含水层（K

1h

）：仅分布于井田北部局部地区，上部岩性以暗紫色、紫灰色粉砂岩为主，下部岩性为紫色细粒砂岩夹粉砂岩、泥岩，厚度15．00 38．70m，平均厚度29．75m．钻孔单位涌水量0．0255 0．225L/s·m，渗透系数0．034 0．819m/d，富水性弱 中等。

4）白垩系下统洛河组砂岩孔隙裂隙含水层（K

1l

）：分布于井田西部，岩性以棕红色中粒长石石英砂岩为主，偶夹粉砂岩、泥岩薄层，下部变粗，厚度8．10 222．72m，平均厚度84．37m，钻孔单位涌水量0．0071 2．377L/s·m，渗透系数0．00818 8．4586m/d，富水性强。

5）侏罗系中统安定组泥灰岩局部含水层（J

2a

）：分布于井田西北部，以灰紫色白云质泥灰岩为主，夹薄层泥岩，厚度0 37．50m，一般厚25m左右，富水性弱。

6）侏罗系中统直罗组下段砂岩裂隙孔隙含水层（J1

2z

）：全井田分布，岩性以灰白色、灰绿色中粒砂岩为主，底部多为细砾岩或含砾粗砂岩，厚度30．43 96．60m，平均厚度56．89m，钻孔单位涌水量0．00061 0．1858L/s·m，渗透系数0．000718 0．74m/d，富水性弱 中等。

7）侏罗系中统延安组中部含水层（J中

2y

）：全区分布，由2号煤层及其老顶七里镇砂岩组成，厚5．32 30．10m，单位涌水量0．00000726 0．00590L/s·m，渗透系数0．000004576 0．2482m/d，富水性弱。

8）三叠系上统永坪组砂岩裂隙含水层（T

3y

）：为含煤地层之基底岩层，岩性为灰绿色、灰色泥岩及粉砂岩为主，夹细粒砂岩，在浅埋区泉水出露较多，富水性相对较强，单位涌水量0 0．187L/s·m，随埋深增加，富水性递减，属富水性弱的含水层。

2．2隔水层

井田隔水层共计4层，其特征如下

1）新近系上统保德组局部隔水层（N

2b

）：岩性为褐红色亚粘土、砂质粘土及粘土组成，含钙质结核，厚0 60．13m，为局部隔水层。

2）侏罗系中统直罗组上段隔水层（J2

2z

）：井田大部分布，东南部缺失，以棕黄、紫杂色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩为主，厚52．36 144．03m，平均厚72．51m，为区内较稳定隔水层。

3）侏罗系中统延安组上部相对隔水层（J上

2y

）：全井田分布，为“七里镇砂岩”以上的延安组地层，厚26．88 115．31m，一般厚60m左右，岩性以深灰、灰黑色泥岩，灰色粉砂岩为主，中夹中细粒砂岩，含1号煤层，为相对隔水层。

4）延安组下部及富县组相对隔水层（J下

2y +J

1f

）：由2号煤层以下延安组及富县组地层组成，岩性主要

为灰黑色泥岩、粉砂岩，厚度一般小于10m；富县组以花斑状泥岩为主，夹粉细砂岩，厚0 75．50m，厚度变化呈南薄北厚的变化趋势，为相对隔水层。

2．3充水因素分析

从黄陵一号煤矿建井以来井下涌水或突水情况分析，矿井充水水源主要是大气降水所形成的地表水、老空区积水和含水层地下水。大气降水及咀水河地表水为矿井的间接充水水源，主要补给地下水及周边老空区积水，而老空区积水及直罗组下段、延安组中部含水层地下水是矿井直接充水水源。

矿井充水的通道主要是煤层开采后形成的导水裂隙、构造裂隙和巷道及采空区。

延安组中部含水层富水性弱，充水强度小。直罗组下段含水层富水性弱到中等，其充水强度一般表现为水量大，持续时间短，以静储量为主，但在直罗组上段隔水层缺失的地段，该含水层接受上部含水层651西安科技大学学报2012年