奥灰水介绍

深部矿井奥灰水综合治理技术新汶矿业集团潘西煤矿李子林贾承健摘要潘西矿十九层煤受底板奥灰水的严重威胁,多次发生恶性突水事故。

另外,上部采空区长期涌水又威胁着下部工作面的安全生产,成为影响矿井安全新的水害类型。

因此,通过对奥灰赋水规律、突水机理及采空区围岩变化规律的研究,找出了防治奥灰水的一套系统的新方法,有效地保证了矿井的安全生产。

关键词采煤工作面奥灰水疏水降压开采方法水文钻探自建矿以来,潘西矿19层煤底板奥灰水累计发生突水17次,曾造成一次淹井、两次淹采区重大事故,而且随着矿井不断延深,涌水量不断增大。

1995年涌水量5m3P min,2003年18m3P min,每年排水费用一项就达2000多万元。

而深部奥灰赋水不均一,水压又大,增加了治理的难度。

且受高承压奥灰水威胁的19层煤储量占矿井总储量的70%以上,若不做防治水工作,矿井将无法进行正常接续生产。

近几年来,进行了奥灰水综合治理技术攻关,成功实现理论和应用两个创新,形成了一套适合于半开放型奥灰水补给边界条件的深部矿井防治奥灰水的新技术,改变了以往被动治水局面。

119层煤底板含水层情况19层煤底板主要含水层为石炭系本溪组的五灰、六灰以及奥陶系灰岩,五、六灰间距小,视为一个综合含水层,厚度15m,上距19层煤25m,为开采19层煤的直接充水含水层,在矿井浅部五、六灰已经疏干,而在深部受构造破坏较强的地段,该含水层通过垂直裂隙,接受奥灰水的补给,而补给条件好、富水性强的奥灰为间接充水含水,奥灰距19层煤60m。

2奥灰突水机理奥灰底臌突水的根本原因是构造破坏了19层煤底板与奥灰之间有效隔水层,使奥灰水导升到达五灰,先期使五灰充水,而采动矿压又造成了一定深度的底板破坏,使有效隔水层厚度进一步减小。

在奥灰水水压超过有效隔水层的抗张强度情况下,奥灰水将突破底板而突水,通过计算,奥灰水突水系数(Ts)0.07MPa P m,19层煤底板只能承受4.2MPa的水压;当工作面采过后,采空区底板经冒落逐步被压实,矿压对底板破坏造成的导水裂隙有相当一部分逐渐闭合,导致奥灰涌水量逐渐减小,涌水量减小又使奥灰蓄水量增加,水压升高,在下部构造破坏强烈的地段又突出来。

告成煤矿奥灰水害及综合防治技术种义锋,谈安彬,王贵召,李元品(郑州煤业集团告成煤矿,河南登封452477)摘　要:介绍了告成煤矿井田地质构造、水文地质特征和奥灰水害情况,并根据告成煤矿的水害特点及矿井的实际情况,针对性地提出了综合防治技术措施。

关键词:奥灰水害;综合防治;技术中图分类号:T D745 文献标识码:B 文章编号:1003-496X (2006)12-0028-021　矿井概况郑煤集团告成煤矿位于河南省登封市东南部,生产规模为中二型,主要开采二叠系山西组二1煤层,开采方式为地下开采,开拓方式为立井开拓。

告成煤矿设计生产能力为90万t,设计服务年限为73.6a,于1999年9月正式投产,2001年达产。

目前,告成煤矿的主要开采采区为-110m 水平13采区,采矿方法为倾斜长壁放顶煤采煤方法。

其准备采区为-240m 水平21采区。

2　井田地质构造特征2.1　煤层本井田主采煤层为山西组的二1煤,其走向为近北东向,倾向近北西向,煤层厚度0～18.23m ,平均厚度为4.86m ,倾角为0°～23°。

井田内二1煤层大部分受到滑动构造的影响,滑动构造铲蚀煤层,造成煤层厚度变化较大,出现多处薄(无)煤带,煤层赋存极不稳定。

同时,煤层的原生结构遭到破坏,层理不清晰,滑面、摩擦镜面及擦痕比较明显,揉搓现象较严重,煤层呈粉状,组织疏松,抗碎强度特低,属极软煤层。

2.2　井田地质构造告成井田因受区域构造的控制与影响,构造上具有2个特点:一是因处于北西向的嵩山与五指岭平移断层之间,地层呈北东走向。

二是因位于芦店滑动构造西部,井田大部分受滑动构造的影响,地质条件十分复杂。

井田曾受过2次滑动构造的影响,芦F 1滑动构造基本沿煤层顶板穿过。

滑动构造是在区域构造的控制下受重力作用而形成的大型复杂构造,其下伏系统称为下盘,上伏系统称为上盘。

上、下盘之间为滑动构造带。

滑动构造上、下盘呈角度不整和关系。

底板奥灰水的防治方法王成彦（徐州矿务集团卧牛山煤矿，江苏徐州221151）［摘 要］ 卧牛山煤矿太原组20煤为0.95m 的薄煤层，受底板奥陶系灰岩水的影响，通过多年开采实践，基本上掌握了太原组煤层安全开采的经验。

提出的承压水体上采煤的安全技术措施，对类似条件的煤层开采有一定的参考价值。

［关键词］ 太原组煤层；承压水体；太灰水；奥灰水［中图分类号］TD745 ［文献标识码］B ［文章编号］1006-6225（2005）02-0065-02Precaution method of Ordovician limestone groundwater in bottom layer［收稿日期］2004-08-26［作者简介］王成彦（1963-），男，江苏徐州人，工程师，现任矿地质科科长。

卧牛山煤矿从1985年开拓太原组煤层，主要开采太原组-150～-330m 水平的20煤层。

20煤厚0.95m ，顶板为4.5m 十层石灰岩，底板为奥陶系灰岩。

从1995年开采太原组煤层首采工作面至今，已安全生产11个工作面，对煤层底板奥陶系灰岩水防治，取得了一定的经验。

1 地下水系统分析卧牛山井田位于徐州复背斜和安徽肖县背斜之间的闸河向斜东北部，属华北型地层沉积特征。

井田内所见地层有奥陶系、石炭系本溪组、太原组、二迭系山西组、下石盒子组及第四系。

矿区为一北东向展布的长条状不对称向斜构造，其走向长5.5km ，倾斜宽1.5km 。

地层倾角南翼较陡，平均65º，北翼较缓，一般在30º以下。

井田南北两边界为基岩隐伏露头区，奥陶系灰岩隐伏露头分布面积很大。

基岩之上是40m 的第四系冲积层。

从整体上看，卧牛山煤矿属于南北两面进水的半封闭水文地质块段。

影响太原组20煤开采的主要含水层是第四系底砾层、太原组灰岩含水层和奥陶系灰岩含水层。

2 影响煤层底板突水的因素2.1 水源条件太原组20煤顶板太灰岩溶裂隙发育，含水量大，但不均衡，钻孔涌水量为0.014～22m 3/min 。

92一、矿区概况矿区位于吕梁山东侧，属中低山区。

区内切割剧烈、沟谷纵横，地形复杂，沟谷及其两侧基岩裸露，山顶多黄土覆盖。

纵观全区地势，南高北低，东高西低，其最高点位于矿区东南局家洼一带，海拔1500m左右，北部汾河床最低，铁磨沟附近标高960m，相对高差540m左右，区内沟谷多呈北北西向分布，较大的沟谷有胡岩刁沟、长峪沟、铁磨沟等。

二、奥陶系灰岩含水层1.奥陶系中统峰峰组石灰岩岩溶裂隙含水层（1）地层矿区峰峰组地层平均厚度126.38m，分为上、下两段。

上段为煤矿的直接充水含水层，主要为石灰岩、泥灰岩，厚约60m，该段长期处于剥蚀作用下，裂隙充填泥土较多，影响岩溶发育，其富水性差异较大；下段主要为角砾状泥灰岩、灰岩及石膏，由于泥质含量高，岩溶裂隙不发育，一般可视为相对隔水层。

（2）岩溶裂隙发育情况煤矿北部汾河河谷一带，灰岩埋藏浅，岩溶裂隙发育较好，有良好的补给条件，其含水性强。

河谷以南由于埋深加大补给条件差，岩溶现象不明显，仅有细小的裂隙，且多被方解石充填。

（3）单位涌水量煤矿内各水文孔单位涌水量0.0015～1.07L/s·m，煤矿北部富水性弱到强，说明该地段峰峰组地层局部裂隙、溶蚀稍发育；煤矿中部埋深较深，岩溶裂隙不发育，富水性较差；煤矿南部富水性极差，基本不含水。

峰峰组地层北部相对富水，南部虽承压较大，但富水性极弱。

2.奥陶系中统上马家沟组石灰岩岩溶裂隙含水层（1）地层本组地层平均厚度226m，分为上、中、下三段。

其中上马家沟组中、上段为煤矿的间接充水含水层。

上段主要为石灰岩夹薄层泥灰岩和泥质灰岩，平均90m，岩溶裂隙发育，相邻区域钻孔揭露该层时均出现漏水现象，水位急剧下降，消耗量增加，富水性强，岩溶裂隙较发育；中段主要为豹皮状厚层石灰岩夹薄层白云质灰岩，平均厚100m，岩溶裂隙发育，钻进中水位、水量有变化，富水性较强；下段为角砾状泥灰岩、石灰岩夹薄层石膏，厚40m左右，岩溶裂隙不发育，富水性弱，为相对隔水层。

矿井含水层水质特征中奥陶系灰岩含水层：总硬度在10—18g（德国度），矿化度在287—570mg/l，ph值在7.25—8.35之间，属于奥灰水质HCO3-—Ca2+-Mg2+型，Cl-、SO42-含量较低Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+。

第一节地下水基本知识一、自然界中的水循环大循环（外循环）小循环（内循环）水循环意义a.使大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间不断地进行着能量交换和物质迁移。

b.使大气降水、地表水、地下水、土壤水之间相互转化，使水资源形成不断更新的统一系统。

二、地下水的概念1、地下水埋藏在地表以下、储存于岩石空隙之中的水。

2、存在形式气态水（水蒸气）：凝结成液态水后，可成为地下水的来源。

吸着水：水分子在岩石表层主要静电引力作用下被牢固地吸附在岩石颗粒表面，又称强结合水。

薄膜水：包围在吸着水外层的水膜，又叫弱结合水。

毛细水：储存在岩石孔隙、裂隙等毛细中的水，可垂直运动。

重力水：岩石空隙中受重力作用而运动的水，如井水，泉水等。

重力水是我们研究的主要对象。

三、含水层与隔水层地下水能穿过岩石内部连通的孔裂隙而运动。

能被水透过的岩层叫透水层。

透水性能好的岩层都是含水层。

透水性能差的岩层叫隔水层或叫不透水层。

四、地下水的分类（一）按埋藏条件分类1、上层滞水：埋藏在离地表不深的包气带中局部隔水层之上的重力水。

分布局限，水量少，季节性明显，对煤矿生产无影响。

2、潜水：埋藏在地表以下第一个稳定隔水层之上，且具有自由水面的重力水。

（1）潜水面—潜水的自由水面。

（2）潜水埋深—地表到潜水面的垂深。

（3）潜水含水层厚度—潜水面至其底板隔水层顶板的距离。

（4）潜水是矿井充水重要来源之一，必须重视。

3、承压水：充满于上、下两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水，又称为自流水。

①自流盆地（承压水盆地）——储存承压水的向斜构造，它又分为补给区、承压区和排泄区。

②自流斜地（承压水斜地）——储存承压水的单斜构造。

一、底板含水层特征1、底部太原组灰岩承压含水层5(4+5)号煤层底部发育L1～L5层灰岩含水层，其中L5石灰岩发育稳定，均厚4.7m ，据1996年勘探期间的资料显示水位＋748～＋782m ，为弱富水含水层，经过多年的人为疏排，据相邻双柳煤矿资料显示，该含水层水位已下降至+590m ；5(4+5)号煤层下距L5石灰岩间距平均为23.38m ，5100工作面在试运行生产过程中打钻探查，单孔疏排水量达45m 3/h ，水量稳定，持续时间较长，可见，太原组灰岩含水层富水性不均一，局部区域含水层的富水性大于地质勘探期间揭露的区段。

西坡煤矿一、二采区5（4+5）号煤层开采标高约为+380m ～+580m ，按照相邻井田太灰水水位+590m 考虑，一、二采区5（4+5）号煤层开采为带压开采，如果煤层底板存在导水构造或不完整区段，将发生底板出水，影响矿井的安全生产。

2、底部奥陶系灰岩含水层水本区奥灰水位约为＋801.26～＋805.80m （原勘探资料），目前奥灰水位在+698.3m 以下，该数据以356钻孔孔口标高，高于开采煤层底板标高（最低约为＋380m ），如有导水陷落柱或大的导水断层存在，奥灰水也是本区5（4＋5）号煤层的充水水源之一。

二、底板带压开采突水分析评价带压开采安全的标准是突水系数,依据《煤矿防治水规定》要求，计算突水系数公式如下：MP Ts = 式中：P －水压值（MPa ）；M －隔水层厚度（m ）。

“Ts 值应根据本区资料确定，一般情况下，在具有构造破坏的地区按0.06MPa/m 计算，隔水层完整无断裂构造破坏地区按0.1MPa/m 计算”。

由于本区没有实际Ts 资料，所以选择上述数据作为Ts 的临界值，在有构造破坏的地区，Ts 大于0.06MPa/m ，则存在底板突水的可能性，反之，则一般不发生底板突水；在没有构造破坏的地区，Ts大于0.1MPa/m，则存在底板突水的可能性，反之，则一般不发生突水。

煤炭与化工Coal and Chemical Industry第43卷第12期2020年12月Vol.43 No. 12Dec. 2020地测与水害防治奥灰含水层综合防治技术研究胡兢(西山煤电集团有限责任公司马兰矿，山西太原030053 )摘 要：以福昌煤矿实际地质材料为背景，基于10a 水位统计以及突水系数，将回采区域划 分为安全区域、威胁区域和突水危险区域。

安全区域、威胁区域无需进行人工预防便可正常 回采，但对于突水危险区域，则需采用下止浆塞的注浆方法对底板薄弱段进行注浆加固，工程应用效果显示，对突水区域进行注浆加固，工作面回采过程中无奥灰水渗出，注浆工艺效果显著。

关键词：突水系数；下止浆塞；奥灰水；防治技术中图分类号：TD745文献标识码：B 文章编号：2095-5979 ( 2020 ) 12-0058-03Study on integrated control technology ofOrdovician Limestone aquiferHu Jing(Malan Mine, Xishan Coal and Electricity Group Corporation Ltd., Tai-yuan 030053, China )Abstract : Fuchang Mine actual geological materials were taken as the background, based on 10 years level statistics aswell as the water inrush coefficient, the mining area was divided into safety area, threatened area and water inrush dangerzone, among them, the safety area, threatened area without artificial prevention can adopted by normal recovery mining, thewater inrush danger zone, with the check of slurry grouting method was adopted to bottom weak section of groutingreinforcement, engineering application results showed that the water bursting area of grouting reinforcement, in the processof the Ordovician Limestone water seepage, proved the success of the grouting process.Key words : water inrush coefficient ;lower stop plug; Ordovician lime water; prevention technology0引 言矿井奥灰系岩层一旦发生突水事故，将会造成人员的伤亡，对矿井造成巨大的损失，奥灰含水层的防治宜接影响工作面的顺利回采本文以矿井实际地质条件为基础，基于历年来矿井水位以及突水系数，将评价区域划分为安全区域、威胁区域和突水危险区域，并对于不同区域进 行了针对性措施。