平顶山十三矿突水特征与原因分析标准版本
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矿井涌水原因调查报告一、引言矿井涌水是指在矿井开采过程中,地下水借助矿井或巷道的通道进入矿井,导致矿井内涌水现象的发生。
矿井涌水不仅会威胁矿工的生命安全,还会对矿井的正常生产造成严重影响。
因此,了解矿井涌水的原因对于矿井安全管理具有重要意义。
本报告旨在对矿井涌水的原因进行调查分析。
二、矿井涌水原因调查根据对历史矿井涌水事件的回顾和实地调查,本报告总结了以下几个主要原因:1. 地下水层压力增大地下水层压力增大是矿井涌水的主要原因之一。
地下水层压力增大可能是由于地表降雨、地下含水层补给增加、邻近矿井开采引起的地下水流动等原因导致。
当地下水层压力超过矿井支护系统的承载能力时,就会导致矿井涌水。
2. 矿井支护系统失效矿井支护系统的失效是矿井涌水的常见原因之一。
支护系统的失效可能是由于支护结构破坏、支护材料老化、支护设计不合理等原因引起的。
当支护系统失效时,地下水就会通过破损的支护结构进入矿井,导致涌水。
3. 矿井排水系统故障矿井排水系统的故障也是矿井涌水的重要原因之一。
排水系统故障可能是由于排水设备损坏、管道堵塞、排水设计不合理等原因引起的。
当矿井排水系统无法正常排水时,地下水就会积聚在矿井中,最终引发涌水事件。
4. 矿井开采活动干扰地下水流动矿井开采活动对地下水流动产生干扰,是引发矿井涌水的重要原因之一。
矿井开采活动会改变地下水流动的路径和速度,导致地下水流向矿井,并增加矿井涌水的可能性。
5. 矿井地质条件不稳定矿井地质条件的不稳定性也是矿井涌水的原因之一。
矿井地质条件不稳定可能是由于地层断裂、岩层变形、岩溶地貌等原因引起的。
当矿井地质条件不稳定时,地下水就有更大的机会进入矿井,导致涌水事件的发生。
三、防止矿井涌水的措施为了防止矿井涌水,我们应采取以下措施:1. 加强矿井支护系统的设计和施工质量,确保支护系统能够承受地下水层压力的影响,并及时修复和更换老化或破损的支护结构。
2. 定期检查和维护矿井排水系统,确保排水设备的正常运转,及时清理排水管道,以保证矿井排水系统的畅通。
矿山涌水特征分析报告涌水是矿山开采过程中常见的一种地质灾害,给矿山生产带来了严重的安全隐患。
为了深入研究矿山涌水的特征,本报告针对涌水的发生原因、涌水量变化规律以及其对矿山生产的影响进行了分析。
一、涌水的发生原因1. 地质背景:地质构造的复杂性、褶皱、断裂等地质特征是矿山涌水的主要原因之一。
例如,断裂带横切矿层会导致岩体的破碎和水流通道的形成,从而引发涌水。
2. 水文地质条件:含水层的分布、裂缝和岩层孔隙性质等水文地质条件直接影响矿山涌水的产生。
含水层的渗透性决定了水在岩体中的传递速度,如果渗透性较高,就容易引发涌水。
3. 人为活动:矿井的开采、巷道掘进等人为活动会改变地下水体系,并可能破坏原有的地下水层结构,从而导致涌水的发生。
二、涌水量的变化规律1. 季节性变化:矿山涌水量常常表现出季节性的波动。
雨季和融雪期的降水增加会导致矿山涌水量的上升,而旱季则相对较少。
2. 临界水位:涌水量会随着地下水位的升高而增加,当地下水位超过一定临界水位时,涌水量将显著增加。
3. 矿井压力:矿山开采造成的矿井压力变化也会对涌水量产生影响。
当矿井压力达到一定程度时,会促使地下水体向矿井中涌水。
三、涌水对矿山生产的影响1. 安全风险:矿山涌水会增加地下工作环境的危险性,对井下人员的安全构成威胁。
大量涌水会导致巷道、矿井坍塌,从而引发事故事故。
2. 生产中断:涌水导致矿井和巷道被淹,生产设备无法正常运行,从而使矿山生产中断,造成经济损失。
3. 效率降低:矿山涌水增加了矿井排水和抢险的工作量,使得生产效率降低。
同时,涌水还会对生产设备造成腐蚀和损坏,增加了维修和更换设备的成本。
四、涌水治理措施1. 加强勘探:通过地质勘探工作,了解地下水体系结构和岩层裂隙情况,为涌水治理提供数据支持。
2. 设立排水系统:建设完善的排水系统,确保矿井和巷道的排水畅通,及时降低水位。
3. 确定涌水漏点:通过现场勘测和监测,定位涌水漏点并及时进行修复,减少涌水量。
煤矿顶板突水因素分析【摘要】过去较长时期中,由于煤矿顶板水害导致煤炭开采中的重大事故较少,因而对顶板水害预测的研究不如底板水害预测那样受到重视。
但自二十世纪70年代以来,随着煤矿综合机械化的普及,顶板水害对正常生产的影响日益突出。
因此,研究分析煤矿开采时的充水条件,总结突水规律,预测顶板水害和超前制订防治措施,对确保矿井安全生产和提高生产效率具有十分重要的意义[1]。
【关键词】顶板水害预测;突水规律;防治措施1.煤层顶板突水预测理论方法顶板突水机理研究主要有“上三带”[2]理论、岩移“四带”理论等学说。
煤炭科技研究院刘天泉院士按照长壁开采后,覆岩变形特征及其导水性能,将上覆岩层分为“三带” [3],即冒落带、裂缝带和整体弯曲下沉带,该理论目前为国内研究顶板突水的主要理论基础。
“两带高度”即冒落带和裂缝带,对矿井顶板突水研究有重要意义,经大量实践研究,总结了两带高度公式,拓展了“上三带”理论的实用性。
此后,山东科技大学高延法教授突破了传统的三带观念,提出岩移“四带”模型[4],对第四纪岩层的作用、特征及对岩移的影响作了对比计算分析,得出了四带划分的必要性,认为岩层结构力学模型应划分为破裂带、离层带、弯曲带和松散冲击层带,进一步拓宽了对顶板突水机理的认识。
其他相关专家学者对在此基础上对不同区域的突水机理进行了分析与总结。
2.影响顶板充水含水层富水性的主要因素分析[5]影响顶板充水含水层富水性的因素是多方面的,并且各方面之间的关系比较复杂”根据我国多年来大量煤层顶板突水案例的系统分析与研究,影响煤层顶板充水含水层富水性的主要控制因素主要包括:1)顶板充水含水层的岩性特征:主要包括含水层厚度、有效含水层厚度与隔水岩段厚度比(脆、塑性岩厚度比)等;2)顶板充水含水层的渗流特征:主要包括单位涌水量、渗透系数、冲洗液消耗量、井下突水情况、近期水位变化等;3)水化学特征:主要包括地下水中主要离子毫克当量百分比;4)地质构造特征:主要包括断层、裂隙、褶皱及岩溶陷落柱等。
第1篇一、事故背景我国某煤矿位于我国中部地区,地质条件复杂,水文地质条件较差。
该煤矿于20世纪80年代开始建设,2000年正式投产。
在多年的开采过程中,该煤矿一直保持着较高的产量和较好的经济效益。
然而,由于地质条件复杂,加之安全生产意识不强,导致该煤矿在2015年发生了一起特大突水事故。
二、事故经过2015年6月15日,该煤矿在5号煤层进行采煤作业时,突然发生特大突水事故。
事故发生后,矿井水位迅速上升,大量泥沙、杂物涌入矿井,导致井下作业人员被困。
经过紧急救援,共救出被困人员12人,但其中9人因抢救无效死亡,另有3人受伤。
事故发生后,我国政府高度重视,立即成立事故调查组,对事故原因进行深入调查。
经过调查,发现事故原因主要有以下几点:1. 矿井地质条件复杂,水文地质条件较差。
该煤矿所处区域地质构造复杂,断层、裂隙发育,加之地下水位较高,为突水事故的发生埋下了隐患。
2. 安全生产意识不强。
在事故发生前,该煤矿安全生产责任制不落实,安全管理制度不健全,安全教育培训不到位,导致员工安全意识淡薄。
3. 监测预警系统不完善。
事故发生前,该煤矿监测预警系统存在缺陷,未能及时发现并预警突水事故的发生。
4. 应急救援措施不到位。
事故发生后,该煤矿应急救援措施不力,未能迅速有效地组织救援,导致事故损失扩大。
三、事故原因分析1. 地质条件因素:该煤矿所处区域地质构造复杂,断层、裂隙发育,为突水事故的发生提供了地质条件。
此外,地下水位较高,进一步加剧了突水事故的风险。
2. 安全生产管理因素:该煤矿安全生产责任制不落实,安全管理制度不健全,安全教育培训不到位,导致员工安全意识淡薄,对事故的预防和应对能力不足。
3. 监测预警系统因素:事故发生前,该煤矿监测预警系统存在缺陷,未能及时发现并预警突水事故的发生,导致事故损失扩大。
4. 应急救援措施因素:事故发生后,该煤矿应急救援措施不力,未能迅速有效地组织救援,导致事故损失扩大。
煤矿水害事故发生的原因分析及对策措施
全文共计2913字煤矿水害事故发生的原因分析及对策措施
煤矿水害是影响煤矿安全生产的五大灾害之一,随着开采深度的不断加大,煤矿的水害威胁越来越严重,曾多次发生重特大突水淹井事故,尤其近几年来,全国相继发生了多起特别重大水害事故,2019年3月28日,山西省王家岭煤矿发生重大透水事故,给国家和人民生命财产造成了巨大的损失。
为认真吸取事故教训,从分析水害事故发生的原因入手,并针对事故原因提出对策措施。
一、煤矿水害事故发生的原因分析(一)直接原因。
1.对矿井水文地质条件了解不清、盲目开采。
一些矿井在水文地质条件没有查明的情况下,盲目开采,引发透水事故。
2.在水体下采煤防治措施不落实。
一些煤矿违反煤矿安全规程规定,在防隔水煤柱中进行采掘活动;有些在水体下开采急倾斜煤层的煤矿,未按三下采煤的规定进行试采,超强度开采,煤层连续冒落,导致透水事故。
3.超层越界开采,破坏防、隔水煤柱。
部分乡镇煤矿经过多年的开采,资源基本枯竭,为维持生产,违法超(深)层越界开采甚至开采防、隔水煤柱,由于不清楚相邻矿井的地质资料,也不进行探放水,盲目进入积水老空区,发生突水;还有一些矿井,在采掘工程平面图上弄虚作假,将井下超层越界开采区域和存在水患的采掘工作面进行封闭伪装,掩盖真实采掘活动,逃避监管。
4.防治水技术力量及从业人员相关知识匮乏。
多数老空透水在事故发生前,均有明显的透水预兆,但由于煤矿地质和水文地质人员缺乏,矿井没有防治水害的专业知识,不能识别明显的透水预兆,使本可避免的重特大透水事故在同一地区或不同地区重
1。
平煤股份十三矿矿(公司)基本情况(2015年元月份)一、矿井基本情况(一)矿井概况平煤股份十三矿是公司2002年建成并投产的180万吨/年大型矿井,2008年3月21日核定生产能力210万吨/年。
矿井位于平顶山市东北19公里,襄城县城西 9公里,郏县县城东18公里,井田属襄郏两县管辖区。
矿区公路与许南公路相接,矿区铁路与平禹铁路相接,交通十分便利。
井田东西走向长15公里,南北倾斜宽2.3~5.0公里,井田面积53.6365平方公里。
现布置有三个生产采区:己一、己二和己三采区。
一个试生产采区:己四采区,共计24个采掘工作面。
其中,己一采区有2面4头等6个采掘工作面(其中1个为区域瓦斯治理工程);己二采区有2面3头等5个采掘工作面;己三采区6个开掘工作面;己四采区有1面6头等7个采掘工作面。
(二)通风系统基本情况己一采区由东大巷、东进风井进风,己三采区由东进风井、东大巷、己三采区集中皮带巷进风,己一、己三采区共用东回风井回风;己二采区由西大巷、主斜井进风,西回风井回风;己四采区由己四采区进风井进风,己四采区回风井回风。
矿井总进风26161立方米/分钟,总排风量27113立方米/分钟,矿井有效风量率92.3%,矿井等积孔10.94平方米,东回风井负压2950帕,西回风井负压2500帕,己四回风井负压1550帕。
矿井反风方法为风机反转反风。
风机运行参数如下:(三)瓦斯、煤尘概况2014年度矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果:全矿井瓦斯绝对涌出量为39.89立方米/分钟,二氧化碳绝对涌出量为30.03立方米/分钟。
全矿井瓦斯相对涌出量为9.31立方米/吨,二氧化碳相对涌出量为7.01立方米/吨。
煤尘爆炸指数为20.31—36.77%;煤层自燃发火期3—5月,自燃发火等级为Ⅱ级,为自燃煤层。
(四)突出煤层区域预测情况己一采区-450m标高以上区域为无突出危险区域,-450m及以下标高区域为突出危险区域;己二采区-530m标高以上区域为无突出危险区域,-530m及以下标高区域为突出危险区域;己三采区为突出危险区域。
综放开采条件下煤层顶板涌(突)水危险性评价煤层顶板涌(突)水是指煤层开采过程中,煤层顶板发生大量水涌出或喷射的现象。
煤层顶板涌(突)水是煤矿生产中常见的地质灾害之一,对煤矿生产安全和效益造成严重影响。
为了评价煤层顶板涌(突)水的危险性,本文从煤层顶板涌(突)水的特征、诱发因素、危害程度等方面进行了综合分析和评价。
一、煤层顶板涌(突)水的特征1. 涌(突)水地点不固定:煤层顶板涌(突)水的位置常常不固定,难以准确预测。
2. 涌(突)水量大:煤层顶板涌(突)水的流量通常比较大,可能会导致矿井设备和人员受到严重影响。
4. 诱发煤层顶板涌(突)水的条件复杂:煤层顶板涌(突)水受矿井地质条件、水文条件、采煤工艺等多种复杂因素的影响,诱发条件复杂。
1. 煤层工作面超前开采:煤层开采工作面超前开采,导致采空区扩大,导致地下水承压增大,从而引起煤层顶板涌(突)水。
2. 煤层顶板岩层破碎、溶解:煤层顶板岩层受煤层开采影响,易发生破碎、溶解,从而导致水体迁移并引起煤层顶板涌(突)水。
3. 煤层顶板下伏水层破裂:在煤层开采作业过程中,如果不当操作,可能造成顶板下伏水层破裂,导致水涌出,引起煤层顶板涌(突)水。
1. 危害矿井设备和生产作业:煤层顶板涌(突)水会导致矿井设备和作业场地受到严重影响,严重影响矿井生产作业。
2. 危害矿工安全:煤层顶板涌(突)水会对矿工的生命安全构成威胁,产生严重的伤亡事故。
3. 危害矿井环境:煤层顶板涌(突)水会引起地下水、地表水急剧上升,严重影响矿井周边的环境。
4. 危害生产成本:煤层顶板涌(突)水会增加矿井的抢修和维护成本,影响矿井的经济效益。
2. 煤层顶板涌(突)水的影响范围:评估煤层顶板涌(突)水可能对矿井设备、生产作业、矿工安全、环境等的影响范围。
4. 煤层顶板涌(突)水的防治措施:根据煤层顶板涌(突)水的可能性、危害程度等评价结果,确定相应的防治措施和控制措施。
五、结论。
浅析矿井透水原因分析及预防措施摘要:渗漏事故,即在矿山建设或生产环节中,由于防水措施不到位,使地表水和地下水通过断层、裂隙渗漏或涌进矿山工区,造成现场工人伤亡或水灾,损害矿山财产。
对于煤矿企业来说,水淹事故往往造成重要的经济损失和人员伤亡,具有严重的负面影响。
关键词:矿井水渗透;原因;防治措施;分析1矿井水灾害类型矿井水灾害类型包括地下水灾害、地表水灾害、灾害性透水和老采空区突水。
(1)由地下水引起的矿难事故称为地下水灾害。
地下水损害的主要原因是含水层、采空区水、溶洞和断层水。
当地下开挖揭露含水层时,含水层中的水会直接进入矿井,造成矿井水淹;当含水层中的水压足够大时,巨大的水压会破坏含水层与矿井之间的水屏障,导致大量的水涌入矿井,造成水淹;如果附近有一个废弃的老采空区,并且采空区内有大量积水,由于屏障柱的尺寸不够,也可能发生水淹。
(2)地表水也是导致矿井水淹的重要因素。
如果煤矿周围有河流、湖泊、水库、沟渠等充水水源,生产过程中的强降雨可能导致附近水体水位迅速上升,当积水水位超过竖井高程时,地表水可能通过井口向下流动,造成矿井水灾。
(3)灾难性的洪水主要是由坍塌的矿柱或断裂带引起的来自巷道底板的高压水引起的,这些高压水通过废弃的窑流入矿井。
据有关部门统计,近年来我国发生的重特大煤矿水淹事故中,78%~90%是由于小窑空水所致。
小窑老空水的主要特点是水量大、压力大。
小窑老空水一旦进入矿井,往往导致严重的透水事故。
(4)一些小煤矿或采空区经过长时间的积水后会储存大量的水,从而形成老采空区积水,老采空区积水会给附近煤矿的安全生产带来巨大的威胁。
由于大部分老采空区缺乏详实资料,不易查明老窑分布及老窑积水情况。
一旦发生突水,这些水体中还可能含有沙子、煤炭和有毒气体。
因此,在矿井防治水的规划中,要重点防治老采空区积水。
2矿井透水事故及存在问题综合分析2.1事故原因综合分析①部分矿区安全意识薄弱,只注重经济效益而忽视安全生产,心存侥幸心理,导致透水事故发生;如:,吉林市凤兴煤矿发生透水事故,是由于采空区可能积水,盲目追求经济效益造成的;②防治水措施未落实,未按《规定》采取找水、排水措施如中煤集团大屯能源公司孔庄煤矿透水事故,即由于掘进工作面找水、排水措施不到位,掘进工作面采空区开挖不彻底老采空区排水,导致渗水事故的发生;③非法组织生产,如山西山富煤矿发生透水事故,无安全许可证组织生产,无专业指导下井,导致带式巷道在开挖过程中被老旧的空水冲走。
第二章 矿井突水预兆与突水量估算煤矿突水过程主要决定于矿井水文地质及采掘现场条件。
一般突水事故可归纳为两种情况:一种是突水水量小于矿井最大排水能力:地下水形成稳定的降落漏斗,迫使矿井长期大量排水;另一种是突水水量超过矿井的最大排水能力,造成整个矿井或局部采区淹没。
在各类突水事故发生之前,一般均会显示出多种突水预兆,下面分别予以介绍。
一、突水预兆 (一)一般预兆(1)煤层变潮湿、松软;煤帮出现滴水、淋水现象,且淋水由小变大;有时煤帮出现铁锈色水迹;(2)工作面气温降低,或出现雾气或硫化氢气味; (3)有时可闻到水的“嘶嘶”声;(4)矿压增大,发生片帮、冒顶及底臌。
(二)工作面底板灰岩含水层突水预兆(1)工作面压力增大,底板臌起,底臌量有时可达500mm 以上: (2)工作面底板产生裂隙,并逐渐增大;(3)沿裂隙或煤帮向外渗水,随着裂隙的增大,水量增加,当底板渗水量增大到一定程度时,煤帮渗水可能停止,此时水色时清时浊,底板活动时水变浑浊、底板稳定时水色变清; (4)底板破裂,沿裂缝有高压水喷出,并伴有“嘶嘶”声或刺耳水声;(5)底板发生“底爆”,伴有巨响,地下水大量涌出,水色呈乳白或黄色。
(三)松散孔隙含水层水突水预兆(1)突水部位发潮、滴水、且滴水现象逐渐增大,仔细观察可以发现水中含有少量细砂; (2)发生局部冒顶,水量突增并出现流砂,流砂常呈间歇性,水色时清时混,总的趋势是水量、砂量增加,直至流砂大量涌出;(3)顶板发生溃水、溃砂,这种现象可能影响到地表,致使地表出现塌陷坑。
以上预兆是典型的情况,在实际具体的突水事故过程中,并不一定全部表现出来,所以应该细心观察,认真分析、判断。
二、突水量估算突水发生后,水量的估算是一项必不可少的重要工作。
根据现场具体条件,迅速而准确地对矿井突水水量做出估算,是矿井防治水工作布置和抢险救灾措施制订的重要科学依据。
(一)现场实测突水量方法 1.浮标法矿井发生突水后,初期水量一般较小,可在井下巷道的排水沟内测量其水量。
平煤股份十三矿瓦斯突出主控地质因素分析张渝;岳婷;褚福贺;彭纪超;胡社荣;牛翔【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2014(000)006【摘要】平煤股份十三矿瓦斯含量分布变化大,构造较复杂,前人对其瓦斯突出和影响因素等做过很多研究.通过对平煤股份十三矿瓦斯突出地质因素的系统研究,得出以下结论:褶皱和逆断层构造叠合发育区域是瓦斯突出的高发区,褶皱和逆断层是控制该区瓦斯的主要地质因素,煤层厚度、煤变质程度、垂深和煤层底板标高负值、顶底板岩性、构造煤、岩浆岩侵入等是次要因素,开拓施工是其诱导因素;背斜区域瓦斯含量低、突出概率小的观念并非适合所有井田.此外,还根据单项瓦斯突出指标,初步提出在己四采区有逆断层发育的地段,可能是有瓦斯突出的危险地段.【总页数】5页(P92-96)【作者】张渝;岳婷;褚福贺;彭纪超;胡社荣;牛翔【作者单位】中国矿业大学(北京),北京 100083;中国矿业大学(北京),北京 100083;中国矿业大学(北京),北京 100083;中国矿业大学(北京),北京 100083;中国矿业大学(北京),北京 100083;中国矿业大学(北京),北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TD713【相关文献】1.平煤十二矿瓦斯突出分布规律及主控因素研究 [J], 张玉柱;闫江伟;张子敏;王蔚2.平煤股份一矿煤与瓦斯突出工作面等级管理浅析 [J], 田振清;赵海霞3.平煤十三矿煤与瓦斯突出控制因素浅析 [J], 杨晓峰;韩付涛4.八矿瓦斯地质与煤和瓦斯突出的因素分析 [J], 钱峰5.侧向电阻率视频成像测井技术在上向穿层瓦斯抽采孔中的应用研究——以平煤股份十三矿己15-17-11110工作面中间低抽巷穿层钻孔为例 [J], 桑向阳;贾建称;贾茜;张平卿;宣孝忠;吴艳;董敏涛因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
一、矿井防治水分析,提高安全认识
水灾事故是矿井煤炭生产的五大灾害之一。
按水源特征一般分为老空积水透水水害、地表山洪水害、第四系松散孔隙含水层和第三系砂砾含水层水害、煤层顶板充水含水层水害、煤层底板承压充水含水层水害、岩溶陷落柱水害、断层破碎带突水水害、地表滑坡和井上下泥石流灾害等八种类型。
水灾事故能造成人员被困或伤亡、设备被淹、巷道被毁,大的井下水灾事故甚至造成矿毁人亡。
造成水灾事故的主要原因有:施工地区水文地质资料缺乏,没有指导资料;灾害认识不够,未严格按照规程要求进行探放水;掘进中误穿防水煤岩柱;施工场地地形原因及地质构造原因。
二、矿井突水的预兆分析
1、一般预兆:
(1)矿井采掘工作面煤层变潮湿、松软
(2)煤帮出现滴水、淋水现象,且淋水由小变大
(3)有时煤帮出现铁锈色水迹
(4)矿井采掘工作面气温降低,或出现雾气或硫化氢气味
(5)矿井采掘工作面有时可听到水的“嘶嘶”声
(6)矿井采掘工作面矿压增大,发生片帮、冒顶及底鼓
2、矿井突水易发生地段
(1)断层交叉或汇合处
(2)断层尖灭或消失端一带
(3)褶曲轴部裂隙密集带或小断裂密集带
(4)背斜倾伏端一带
(5)两条大断层相互对扭地带,即张扭性破碎带,导致小构造密集
(6)与导水或富水大断裂成人字形连接的小断裂带
(7)复合部位小断层与次级小褶曲轴在地层倾向急剧转折带上的复合部位,或小褶曲轴与地层倾向转折带的复合部位或平缓小褶曲翼部
(8)压性断裂下盘、张性断裂上盘因富水性强,井巷通过或接近时(须切割强含水层)往往发生突水
(9)新构造活动强烈的断裂带
(10)不同力学性质的断裂组成的断裂带,富水性最强,易发生突水。
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平顶山十三矿突水特征与原因分析标准版本 操作指南 / OPERATION GUIDE 编号:RHD-QB-K6521
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矿井突水是威胁煤矿安全生产的重要灾害之一。对突水机理及突水危险性评价和预测是解决突问题的关键技术基础,构造裂隙是造成煤层底板突水的主要因素。平顶山十三矿是1座设计能力180万t/a的大型矿井,矿井水文地质条件复杂,在生产过程中出现了2次较大的突水事故。井田煤系地层属于石炭二叠纪,二叠系已煤组的二₁煤(或已16-17煤层)为该矿井的主采厚煤层。煤田分布在汝河和沙河之间的分水岭地带,构造形态为一地垒型的复向斜构造,四周受接近东西向两组张性断裂的控制,形成一多边操作指南 / OPERATION GUIDE 编号:RHD-QB-K6521 第 2 页 形的地垒型断块,由于煤田相对抬起,切断了与周围区域含水层的直接水力联系,阻隔了区域基岩地下水向井田的侧向补给,使本井田成为一相对独立的水文地质单元。
1 采面概况及突水过程特征 平顶山十三矿目前开采已组煤层,发生的2次突水事件分布在已一和已二的2个采区。第一次突水发生在已15-17-12010采面,该采面位于一水平已二采区东翼第一区段,东至侯村保护煤柱线,西到上山保安煤柱,北至防水煤柱,南部尚未布置采面。采面走向长1 285m,倾斜宽130m,采面煤层倾角平均为26°,煤层厚平均为5.28m。采煤方法为走向长壁,沿煤层顶板放顶煤一次采全高,工字钢金操作指南 / OPERATION GUIDE 编号:RHD-QB-K6521 第 2 页 属支架支护(图1)。第二次突水发生在已15-17-11090采面,该采面位于一水平已一采区东翼第五区段,东邻襄郏背斜轴部,西至上山和东风井保安煤柱线,南北均未布置采面。回采走向长1 090m,倾斜宽128m,采面煤层倾角平均为20°,煤层厚平均为5.4m。巷道掘进沿煤层走向和顶板施工,工字钢金属支架支护。采面里段采煤方法为分层综采,采高2.2m左右,全部陷落法管理顶板(图2)。
图1 12010工作面平面示意图 图2 11090工作面平面示意图 1999年12月27日 12:20,12010采面切眼里帮下机头以上7~11m范围内底板突水,标高-操作指南 / OPERATION GUIDE 编号:RHD-QB-K6521 第 2 页 236.4m,最大突水量240m³/h,12h后衰减为227 m³/h。28日15:30测得二灰水位开始以0.15m/d的速度下降,突水过程呈现出水量相对稳定的非稳定流状态。29日0:00后相对稳定,15d后水量稳定在150 m³/h。
20xx年11月15日15:00,11090采面采空区侧底板有水涌出,水量为5~6 m³/h;18:00水量增大到150 m³/h,同时听到采面有响声,并伴有煤尘飞扬,14 #架后底板鼓起0.4m,水伴着大量煤沿运输机和支架间人行道奔涌而下,最大突水量达435 m³/h,采面下出口封顶后的平均出水量为300 m³/h,采面突水点标高由-496.6m上升至-457.4m。由于突水最较大,致使机巷最高点(-457.4m)以里共淹操作指南 / OPERATION GUIDE 编号:RHD-QB-K6521 第 2 页 没巷道508m,最高点以外自流850m。30d后,水量稳定在168 m³/h,水温在38℃左右。
总之,2次突水具有突发性、矿压显现明显、水量大且稳定、水温高等特征。
2 突水原因分析 2.1 水文地质条件 已15-17-12010采面煤层直接底板为黑色的砂泥岩互层,厚2.14m。老底为细砂岩,厚7.71m。采面区段岩层平均倾角为28°,掘进过程中揭露断层28条,走向大致为NE,最大落差10m(图3)。11090采面直接底为砂质泥岩,厚1.8~操作指南 / OPERATION GUIDE 编号:RHD-QB-K6521 第 2 页 3.25m;老底为细砂岩,厚6.9m。采面在掘进期间共揭露大小断层17条,影响走向长398m,断层组的2条主要断层间距23m,对采面影响较大(图4)。两采面下部为晚石炭世上古生界石炭系太原群上部灰岩段1~7层和寒武系(表1)。
表1 煤层与底板地层情况表 古生界
二叠系 已煤段 已15-17煤厚10.6m 操作指南 / OPERATION GUIDE 编号:RHD-QB-K6521
第 2 页 裂缝承压水
砂泥岩厚8.1m 石炭系 上部灰岩段 一灰岩厚10m 岩 溶 水 操作指南 / OPERATION GUIDE 编号:RHD-QB-K6521
第 2 页 二灰岩厚8.0m 三灰岩厚7.8m 砂泥岩段 砂泥岩厚16.6m 下部灰岩段 四灰岩厚7m 五至七灰岩厚7.4m 操作指南 / OPERATION GUIDE 编号:RHD-QB-K6521
第 2 页 铝土岩厚8.2m
寒武系灰色白云质灰岩 图3 12010采面水文地质单元示意图 图4 11090采面水文地质单元示意图 已15-17-12010采面处于正断层F2(∠63°,H=47m)、F6(∠77°,H=52m)之间,风巷上部有正断层 F3(∠65°,H=11m)、F4(∠58°,H=18m)(图3)。11090采面南北方向以襄郏一号正断层和灵武山向斜为骨干构成边界。东西方向以11090逆断层带和沟李封断层为边界。沟李封断层和襄郏一号正断层交汇处应力集中,裂隙也相对发操作指南 / OPERATION GUIDE 编号:RHD-QB-K6521 第 2 页 育,和富水带共同构成了突水的富水区和迳流带(图4)。两采面均为相对独立的水文地质单元,静储量丰富,富含承压水。
2.2 充水水源分析 石炭系一灰岩是泥灰岩,二灰岩是两采面突水的直接富含水层;三灰岩的富水性最差;四至七灰岩含水层单位涌水量为0.075~0.019L/(s·m),四灰岩不发育,富水性差,六灰岩和七灰岩局部富含水,五灰岩富含水;二灰岩和五至七灰岩存在水力联系。寒武系白云质灰岩单位涌水量为0.226L/(s·m),在石炭系110m以下,岩溶较发育。
2个采面突水水量大且较为稳定,水压高,说明操作指南 / OPERATION GUIDE 编号:RHD-QB-K6521
第 2 页 有丰富的补给水源,呈现出承压水的一般规律。据突水水质分析结果知,2次突水水源不是顶板或第四系水,而是灰岩含水层水。两采区恒温带在地表以下25~30m附近,温度为17.2℃,地温梯度为3.2~3.5℃/hm。
12010采面突水温度为22℃,出水点距地面高-300m左右,预计水温为24℃,与二灰水水位基本相符,突水后二灰水水位一直下降也说明了突水水源主要是二灰水。地质勘探表明,在没有大量疏水的情况下,12010采面下的二灰水水位下降了150m以上,说明该面二灰水的补给条件差,以消耗储量为主。二灰水水头高度为210m,由于该面回采时最大突水量达240³/h,至采面回采结束底板二灰水的涌水量尚有30m³/h,表明二灰岩有一定的富水性和渗操作指南 / OPERATION GUIDE 编号:RHD-QB-K6521 第 2 页 透性,在有足够排水能力的情况下,不会影响安全生产(图5)。
图5 突水水量、水温、二灰岩水动态曲线示意图
11090采面突水之初水温为30℃,4d后稳定在38℃左右。11090采面突水处标高为-498m,预计该处水温为35℃,而实际水温为38 ℃左右,说明突水补给水源应在-550m以下,是石灰系五灰水和寒武系中白云质灰岩水。从五炭岩观测孔水位动态看,五灰水水位稍有下降(只有五灰水观测孔在突水面附近且中间无断层,但在突水时该孔还没有施工完),说明五灰水是主要的补给水源。综上认为,11090采面突水水源为石炭系二灰水,补给水源为操作指南 / OPERATION GUIDE 编号:RHD-QB-K6521 第 2 页 石炭系五灰水和寒武系白云质灰岩水(图6)。
图6 突水水量、水温、五灰岩水动态曲线示意图
2.3 导水通道分析 底板破坏带与岩溶水断层破碎带是两采面底板突水的主要通道,断层煤柱构造和裂隙发育,隔水层完整性遭到破坏,给突水提供了通道。
据突水的特征推断,11090采面突水通道为溶蚀裂隙——管道水流系统;12010采面突水通道为与切眼成40°交角的一个构造裂隙;11090采面突水补给通道:一是襄郏背斜仰起端的石炭系灰岩隐伏露