帶壓開采條件下礦井巖溶水突水研究.pdf

1、礦井突水一直是制約我國煤炭行業(yè)發(fā)展的主要因素之一，隨著我國煤炭工業(yè)的發(fā)展，煤礦開采面臨的水文地質(zhì)問題也越來越嚴重。尤其是我國北方東、中部煤礦區(qū)，隨著上、中組煤層資源開采的衰竭，開采儲量豐富的下組煤層卻面臨著底板巖溶承壓水的威脅，這在相當程度上制約了煤炭生產(chǎn)和礦區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此研究煤層底板巖溶含水層的水文地質(zhì)條件和突水條件，采取有效的方法進行煤層底板突水預測預報，為受巖溶水威脅煤層的開采提供可靠的水文地質(zhì)依據(jù)，具有極其重要的意義。

2、
　　 本文以太原西峪煤礦二水平(即為先前開采水平沿煤層傾向向深部延伸的水平)9號煤層帶壓開采為例對礦井巖溶水突水進行了研究，二水平開采標高+650m，開采最低標高+430m，而奧陶系巖溶水的承壓水頭標高為+803m，最大承壓水頭為4.3Mpa。論文首先收集研究了該礦的勘察及抽水試驗資料，詳細了解研究區(qū)的地質(zhì)及水文地質(zhì)條件。其次，運用水化學熱力學、水化學動力學與地質(zhì)、水文地質(zhì)學相結(jié)合的方法，定量研究了作為西峪煤礦二水平底板主要的

3、充水含水源的奧陶系巖溶含水層的水文地質(zhì)條件。然后研究了煤層底板巖溶水突水的條件，即斷裂構(gòu)造、陷落柱對礦井突水的影響、9號煤層底板隔水層的抗阻水性能、采動條件下9號煤層底板的破壞深度等。最后在以上研究的基礎(chǔ)上，對巖溶水突水進行了預測，在假設(shè)巖溶水突出時，預測了礦井巖溶水突水量。主要研究結(jié)論如下：
　　 1. 根據(jù)研究區(qū)巖溶水離子活度及礦物飽和指數(shù)的計算結(jié)果，將研究區(qū)奧陶系巖溶水分為礦物全溶區(qū)(βc≤1)；方解石飽和，其它礦物全溶區(qū)

4、(βc＞1、βd≤1)；方解石、白云石飽和，其它礦物全溶區(qū)(βc＞1、βd＞1、βg≤1)。
　　 2. 運用地下水化學動力學的方法計算了研究區(qū)8個剖面92個點巖溶水滲透系數(shù)、導水系數(shù)、滲透流速及循環(huán)年齡，并據(jù)此將研究區(qū)按滲透系數(shù)的大小分為：滲透性極強區(qū)、滲透性強區(qū)、滲透性較強區(qū)、滲透性中等區(qū)、滲透性較弱區(qū)及滲透性極弱區(qū)；按導水系數(shù)的大小分為：導水性極強區(qū)、導水性強區(qū)、導水性較強區(qū)、導水性中等區(qū)、導水性較弱區(qū)及導水性極弱區(qū)；按實

5、際流度和循環(huán)年齡分為：循環(huán)交替極快區(qū)、循環(huán)交替快區(qū)、循環(huán)交替較快區(qū)、循環(huán)交替中等區(qū)、循環(huán)交替較慢區(qū)及循環(huán)交替極慢區(qū)。
　　 3.分析了二水平斷裂構(gòu)造及陷落柱對巖溶水突水的影響；計算了9號煤層隔水底板的等效隔水厚度和有效隔水厚度，等效隔水厚度25.33m～45.46m,平均35.62m，有效隔水厚度22.76m～62.42m，平均39.52m；計算了采動條件下9號煤層底板的破壞深度，采深300m，正常地帶破壞深度17.38m，斷層

6、密集帶破碎深度17.74m；采深400m，正常地帶破壞深度18.29m，斷層密集帶破碎深度18.65m；采深500m，正常地帶破壞深度19.20m，斷層密集帶破碎深度19.56m。
　　 4.根據(jù)突水系數(shù)、斷裂構(gòu)造和富水性分區(qū)指標，對9號煤層開采巖溶水突水進行預測，并將開采區(qū)分為安全區(qū)、相對安全區(qū)和危險區(qū)。
　　 5.在假設(shè)發(fā)生突水的前提下，預測了礦井巖溶水突出時的涌水量，在巖溶水水位瞬時降深50m時的突水量為9831.