吉源煤矿+620m水平开采C1煤层顶、底板突水威胁浅析

吉源煤矿+620m水平开采C1煤层顶、底板突水威胁浅析

Summary：桐梓县吉源煤矿位于黔北岩溶发育地区，主要开拓系统均布置在煤系地层底板茅口灰岩中，从井下揭露的大量岩溶出水点的涌出特征分析，茅口灰岩多以管道流形式出现，茅口灰岩地下水类型属潜水型而不是承压水类型。而C1煤层上覆长兴灰岩含水层，富水性中等。但是由于C1煤层距上部距长兴灰岩真厚约为75m，根据开采导水裂隙带计算，C1煤层开采后未波及顶板长兴灰岩。故吉源煤矿开采+620m标高以上的C1煤层无顶、底板岩溶突水威胁。Keys：煤矿茅口灰岩长兴灰岩岩溶水水文地质煤层开采底板突水顶板突水引

言吉源煤矿是一中型矿井，设计能力60万吨/年；主、副、回风斜井等底板开拓系统巷道均布置在煤系地层底板以下30m~140m的茅口灰岩中，采用斜井开拓方式。主采C1、C5、C6煤层，其中三层煤平均真厚为：C1：1.32m，C5：1.55m，C6：2.0m。C1煤层距底板茅口组顶界平均3.27m。C5煤层：位于煤系地层中部，上距C6煤层平均7.75m，下距C1煤层为48m。C6煤层：位于煤系上部，距上部长兴组平均15.72m。吉源煤矿设计开采水平为三个水平，即+620m水平、+350m水平、+150m水平，现生产水平为+620m水平。首采煤层为C1煤层，作为下保护层进行开采。开采顺序为C1⇢C6⇢C5。笔者在吉源煤矿从事水文地质工作长达12年时间，通过收集矿区实际揭露水文地质资料，结合勘探资料综合对比分析，掌握了该区域的水文地质情况。现结合C1煤层开采后顶底板突水威胁进行分析如下。1.矿井水文地质条件1.1顶板水文地质条件根据《吉源煤矿补充勘探地质报告》，井田矿床上覆长兴灰岩含水层，本含水层为碳酸盐岩岩溶水含水层，富水性中等。顶板在冒落、坍塌导水裂隙带的影响下，易发生冒顶突水事故，矿井受长兴灰岩含水层的间接充水威胁；但是由于C1煤层距上部距长兴灰岩真厚约为75m，根据开采导水裂隙带计算，C1煤层采高为1.5m，其最大导水裂隙带高度为42m，C1煤层开采后未波及顶板长兴灰岩。1.2底板水文地质条件根据《吉源煤矿补充勘探地质报告》，矿床底板下伏茅口组裂隙-岩溶强含水层，底板安全隔水厚度不足以抵抗含水层水头压力，易发生底鼓突水事故，受茅口组裂隙溶洞水强含水层（组）的直接充水威胁。矿床水文地质勘查类型属以底板碳酸盐岩岩溶含水层充水为主的水文地质条件复杂的第三类第二亚类第三型。水文地质类型划分为复杂类型。根据吉源煤矿揭露的茅口灰岩水文地质资料分析，茅口组灰岩上部140m地层可划分为四层，其详细描述如下：（1）一分层：灰白色、浅灰色、巨厚层花纹石灰岩，层面不明显，方解石发育，高角度节理非常发育。底部发育有一层约0.1m厚深灰色薄层灰岩，层位明显，局部发育有燧石结核。该层厚度约11m，富水性较弱。在掘进过程中未见滴水。

（2）二分层：浅灰色、深灰色巨厚层石灰岩，方解石石脉发育；节理发育，无明显层面出露。底部发育有一层约0.1m深灰色薄层灰岩，层位明显，顺层面夹有燧石结核。该层厚度约60m，富水性较强。该层在掘进过程中揭露少量岩溶裂隙，部分裂隙有滴水。

（3）三分层：深灰色中厚层状灰岩及生物碎屑灰岩,夹燧石团块，顺层面夹有燧石结核,层位明显。该层厚度约16.5m，共51层，发育有溶洞、岩溶裂隙、地下暗河等，富水性极强。该层在掘进过程中揭露大量岩溶裂隙，岩溶通道多为顺岩层走向发育，是地下水交替循环的重要通道，掘进过程中突水、突泥严重。

（4）四分层：浅灰色巨厚层状灰岩及生物碎屑灰岩,层位明显，发育有大量溶洞、岩溶裂隙、地下暗河等，富水性极强。该层厚度约52.5m。该层在掘进过程中揭露大量岩溶裂隙，岩溶通道无规律发育，既有顺层发育也有穿层发育，是地下水交替循环的重要通道，掘进过程中突水、突泥严重。2.C1煤层开采顶、底板突水威胁分析2.1顶板突水威胁分析C1煤层上覆长兴灰岩含水层，本含水组含较丰富的岩溶裂隙水，为碳酸盐岩岩溶水含水层，富水性中等。受长兴灰岩含水层的间接充水威胁；但是由于C1煤层距上部距长兴灰岩真厚约为75m，根据开采导水裂隙带计算，C1煤层采高为1.5m，其最大导水裂隙带高度为42m，C1煤层开采后未波及顶板长兴灰岩。且龙潭组煤系地层为为隔水层，故C1煤层开采及掘进过程中不存在顶板长兴灰岩水害威胁。2.2底板突水威胁分析由于吉源煤矿主要开拓系统均布置在煤系地层底板茅口灰岩中，且已在茅口灰岩中掘进了约15000m巷道。从井下揭露的大量岩溶出水点的涌出特征分析，岩溶出水点层位均在三分层和四分层中，多以管道流形式出现，不承压，故茅口灰岩地下水类型属潜水型而不是承压水类型。依据吉源煤矿在底板茅口灰岩中揭露的水文地质资料分析，岩溶一般发育于距煤系地层真厚40m以外，靠近煤系地层段岩溶不发育。目前排水平硐标高为+620m，当在+620m标高以上进行采掘活动时不存在水压，即矿井已经对+620m标高之上的茅口灰岩进行了疏水降压；茅口灰岩水位已降至+620m标高附近。虽然C1煤层距底板茅口灰岩含水层平均3.27m，但是根据吉源煤矿巷道以及工作面回采揭露水文地质资料分析，距煤系地层真厚40m以内均未出现突水现象。同时根据黔北地区以及桐梓地区邻近区域煤矿C1煤层开采情况看，开采过程中均未发现底板突水情况。故吉源煤矿开采+620m标高以上的C1煤层无底板突水威胁。但是当矿井开采+620m标高以下C1煤层时，发生底板突水的可能性较大，今后矿井开采+620m标高以下时，则必须进行水文地质补充勘探工作，查清茅口灰岩富水性，后采取钻探验证。3.结束语本文讨论了吉源煤矿+620m水平C1煤层开采过程中顶、底板突水威胁情况，认为吉源煤矿C1煤层开采过程中无顶、底板岩溶突水威胁，具有普遍性。

吉源煤矿C1煤层开采过程中顶、底板突水威胁分析，对C1煤层开采以及巷道掘进过程中的防治水工作具有重要意义。笔者认为吉源煤矿+620m水平C1煤层巷道掘进过程中不必施工顶、底板岩溶水的探放水钻孔（探放采空区水、断裂构造水和封闭不良钻孔水等除外）。Reference：[1]谭意生，柳建初.浅析茅口灰岩顶部地层分层在煤矿生产中的实用意义[J].湖南煤炭科技.1989年.9（2）：23-26.[2]重庆一三六地质队.贵州省桐梓县吉源井田煤矿煤