董东煤矿矿井充水因素分析及水害防治.pdf

收稿日期 ２０１９－ ０８－ ２６ 作者简介 梁少剑（ １９８８） ， 男， 陕西白水人， ２０１５ 年毕业于西安科 技大学地质工程专业， 硕士， 工程师， 现从事矿井地质与水文地质研 究工作。 董东煤矿矿井充水因素分析及水害防治 梁少剑１ ， ２， ３， 薛卫峰１ ， ２， ３， 刘美乐１ ， ２， ３ （ １ ． 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司， 陕西 西安 ７１００６５； ２． 煤炭绿色安全高效开采国家地方联合工程研究中心， 陕西 西安 ７１００６５； ３． 煤炭行业煤炭绿色开采工程研究中心， 陕西 西安 ７１００６５） 摘 要 针对董东煤矿两层煤开采过程中同时受到顶板水害及底板奥灰水害的影响， 在分析水文地 质特征的基础上， 采用理论公式计算、 数理统计及模型预测等手段综合预测分析了两层煤开采导水 裂隙带发育高度及底板破坏带发育高度， 从而进一步分析了两层煤开采的主要水害类型及充水通 道， 对两层煤底板奥灰水带压开采进行了评价， 并提出相应的防治措施。 关键词 董东煤矿； 充水条件； 底板破坏带； 水害防治 中图分类号 ＴＤ７４５ 文献标志码 Ｂ 文章编号 １６７１ － ７４９Ｘ（ ２０２０） ０２′－ ０１８９－ ０５ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍｉｎｅ ｗａｔｅｒ ｆｉｌｌｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｈａｚａｒｄ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｉｎ Ｄｏｎｇｄｏｎｇ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ＬＩＡＮＧ Ｓｈａｏ- ｊｉａｎ１ ， ２， ３， ＸＵＥ Ｗｅｉ- ｆｅｎｇ１ ， ２， ３， ＬＩＵ Ｍ ｅｉ- ｌｅ１ ， ２， ３ （ １ ． Ｓｈａａｎｘｉ Ｃｏａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｘｉ’ ａｎ ７１００６５， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｎａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｌｏｃａｌ Ｕｎｉｔｅｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆＧｒｅｅｎ Ｓａｆ ｅ ａｎｄ Ｅｆ ｆ ｉｃｉｅｎｔ Ｃｏａｌ Ｍ ｉｎｉｎｇ， Ｘｉ’ ａｎ ７１００６５， Ｃｈｉｎａ； ３． Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆＣｏａｌ Ｇｒｅｅｎ Ｍ ｉｎｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎ Ｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ， Ｘｉ’ ａｎ ７１００６５， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｗｏ ｃｏａｌ ｓｅａｍｓ ｉｎ Ｄｏｎｇｄｏｎｇ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ， ｉｔ ｉｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｂｏｔｈ ｒｏｏｆ ｗａｔｅｒ ｈａｚａｒｄ ａｎｄ ｆｌｏｏｒ Ｏｒｄｏｖｉｃｉａｎ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ｗａｔｅｒ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍｉｎｅ ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ- ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｚｏｎｅ ａｎｄ ｆｌｏｏｒ ｄａｍａｇｅ ｚｏｎｅ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｏｆ ｔｗｏ ｃｏａｌ ｓｅａｍｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ， ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｍｏｄｅｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｍａｉｎ ｗａｔｅｒ ｈａｚａｒｄ ｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｗａｔｅｒ- ｆｉｌｌ- ｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｏｆ ｔｗｏ ｃｏａｌ ｓｅａｍｓ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ， ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｕｎｄｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｆ Ｏｒｄｏｖｉｃｉａｎ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ｗａｔｅｒ ｉｎ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｆｌｏｏｒ ｗａｓ ｅｖａｌｕａｔｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｄｏｎｇｄｏｎｇ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ； ｗａｔｅｒ ｆｉｌｌｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ； ｆｌｏｏｒ ｆａｉｌｕｒｅ ｚｏｎｅ； ｗａｔｅｒ ｈａｚａｒｄ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ０ 引言 近距离煤层是指井田开采范围内相邻两煤层的 层间距离很近且开采相互间能具有显著影响的煤 层［ １ ］。其相关技术在淮南、 新汉、 六盘水、 神东、 枣 庄、 开滦等矿区开展了研究［ ２］。在近距离煤层开采 方面， 国内外学者对近距离煤层主要采用理论建模、 数值模拟、 相似材料模拟等方法对采动裂隙的形成 扩展过程、 形态特征及煤岩体裂隙场分布进行了大 量的实验及理论分析［ １ ］。钱鸣高等在长壁工作面 上覆岩层砌体梁模型基础上， 提出了关键层理论， 揭 示了采动裂隙“ Ｏ” 形圈特征［ ３］。谢和平等从采场物 理模拟实验出发， 揭示了工作面上覆岩层中采动裂 隙的分形特征， 并获得了裂隙分布分形维数与开采 空间的统计关系［ ４］。近距离煤层开采在水害防治 过程中， 由于上层煤回采后覆岩导水裂缝带已经形 ９８１第 ２′ 期梁少剑 薛卫峰 刘美乐 董东煤矿矿井充水因素分析及水害防治 万方数据 成， 叠加采动下的应力场的改变以及裂隙再发育可 能会使顶底板裂隙扩展范围增大， 从而促使贯穿型 裂隙数量增多， 以致上部含水层水积聚而更易通过 裂隙涌入井下， 造成突水事故［ ５－ ８］。文中拟通过渭 北煤田北部的董东煤矿近距离煤层开采， 深入探讨 和研究近距离两层煤开采多种充水水源水害防治技 术， 从而为条件类似矿井提供一定的借鉴意义。 １ 矿井基本概况及水文地质 １． １ 矿井基本概况 董东煤矿位于陕西省石炭二叠纪渭北煤田澄合 矿区中部， 井田位于澄城县城的东北部， 距县城约 ３ ｋｍ， 井田面积 １４． ６９６ ８ ｋｍ２， 范围为一多边形， 形 状极不规则。井田地貌以黄土台塬为主体， 地势北 高南低， 地表覆盖的黄土层厚度为 ９０ ～ １３０ ｍ 左右， 仅局部河谷地带有基岩出露。区内水系属洛河的支 流县西河。大陆性低温半干旱气候， 气温变化较大。 １． ２ 地质及水文地质概况 含煤地层 井田含煤地层为上石炭统太原组和 下二叠统山西组， 井田内可采煤层有 ５ ＃ 、 １０＃两层煤， 平均有效厚度 ５． ７２ ｍ。５ ＃煤层位于山西组底部， Ｋ ４ 与 Ｋ３之间， 为井田内主要可采煤层， 全区可采。下 距 １０＃煤层 １６． ２３ ～ ３６． ８２ ｍ， 平均 ２１ ． ７９ ｍ。１０＃煤 层位于太原组下部， Ｋ２与 Ｋ１之间。 含水层特征 井田内含水层特征由上而下概述 如图 １ 所示。①第四系孔隙潜水含水层组单位涌水 量 ０． ０７０ ６１ Ｌ／ ｓｍ， 属富水性弱含水层， 接受大气 降水补给； ②上二叠统上石盒子组底部砂岩裂隙 （ Ｋ５） 含水层， 单位涌水量为 ０． ００８ ７ Ｌ／ ｓｍ， 属富 水性弱的含水层； ③下二叠统下石盒子组底部砂岩 裂隙（ Ｋ中） 含水层， 是富水性弱 －中等的砂岩裂隙 含水层； ④下二叠统山西组 ３ 号煤顶板砂岩裂隙 （ Ｋ*） 含水层， 为富水性弱 －中等的裂隙含水层； ⑤ 下二叠统山西组（ Ｋ４） 砂岩裂隙含水层， 为富水性弱 － 中等的砂岩裂隙含水层； ⑥下二叠系统山西组 （ Ｋ３） 砂岩裂隙含水层， 为富水性较弱的砂岩裂隙含 水层； ⑦石炭系上统太原组灰岩（ 石英砂岩） Ｋ２含水 层组， 单位涌水量０． ０００ ３５５ Ｌ／ ｓｍ， 属富水性弱含 水层； ⑧中奥陶统峰峰组二段灰岩含水层， 是威胁澄 合矿区 ５ ＃ 煤开采最重要的底板出（ 突） 水水源。 隔水层特征 井田内隔水层特征主要根据 ５ ＃煤 层上覆和下伏的地层的岩性和含、 隔水性能， 井田内 ０９１陕 西 煤 炭 ２０２０ 年 各含水层之间泥质岩类、 裂隙、 岩溶不发育的其他岩 层起隔水作用， 使各含水层之间无水力联系或水力 联系微弱， 形成隔水层或相对隔水层。当其完整性 和连续性未破坏时隔水性能良好。 ２ 充水条件分析 ２． １ 充水水源 大气降水和地表水 矿井的充水水源部分来源 于大气降水， 而大气降水一是通过煤层上覆岩层的 天然裂隙和人工采动裂缝直接渗入矿井， 二是通过 补给地表水和地下水间接向矿井充水。井田范围内 上覆第四系松散层主要接受降雨补给。据收集钻孔 资料统计， 上行 ５＃煤层埋藏深度 ２９３． ６５ ～ ５５２． ４４ ｍ， 平均深度 ３９７． ０３ ｍ， 而 ５ ＃ 煤层开采顶板导水裂缝带 计算高度为 ３９． １５ ～ ６３． ６９ ｍ， 一般高度 ６０． １３ ｍ， 因 此， 大气降水和地表水不会构成矿井开采 ５ ＃煤层的 直接充水水源。 时代水文地质特征岩性层厚／ｍ层号柱状层间距 二 叠 系 上 统 上 石 盒 子 组 Ｋ５ ２．５～２５．１ １３．８ 中粗粒 砂岩 弱含水层 ２２．４～４６．０７ ３３．８ 粉砂岩 砂质 泥岩 隔水层 Ｋ中 ８．０５～２３．６９ １４．４ 粗粒砂岩弱－中等含水层 １＃ ２＃ ３１．１６ 煤 煤 隔水层 弱含水层 细－粗砂岩 ０～１．５ ０．６８ Ｋ* ３＃ Ｋ４ ６．４１～２３．８２ １３．２８ 粉－细砂岩弱－中等含水层 ４＃０．６６ 煤隔水层 隔水层 弱含水层 隔水层 含水层 隔水层 隔水层 含水层 ３．３１砂砾岩、粉砂岩 ５＃３．１０煤 Ｋ３ ０～１３．９０ １．０ 石英砂岩 ６＃ ７＃ ８＃ ９２７～１５．７７ １５．７７ 石英砂岩、 粉砂岩、 砂质泥岩、 泥岩 Ｋ２ ９＃ ３．４４～７．８８ ６．７５ 石英砂岩 石灰岩 煤１．９５１０＃ Ｋ１ １１＃ ２．１２～１５．９７ ７．３３ 铝质 泥岩 Ｑ２ｆ２ 石灰岩 夹白云 质灰岩 及泥灰 岩 １５０．００ ｍ 峰 峰 组 奥 陶 系 中 统 ８．３９ ｍ ３１．３７ ｍ ４１．９９ ｍ １１．０８ ｍ ２１．７９ ｍ 太 原 组 石 炭 系 上 统 ７．５３ ｍ１３．９６ ｍ １２２．２０ ｍ ７５ ｍ４８．２ ｍ 山 西 组 下 石 盒 子 组 二 叠 系 下 统 图 １ 综合水文地质 万方数据 地下水 井田内地质构造较简单， 可采煤层的直 接充水含水层为顶板含水层， 富水性弱， 地下水补给 条件差。区内地下水， 可分为第四系孔隙潜水含水 层， 二叠系砂岩裂隙含水层， 石炭系太原组灰岩（ 石 英砂岩） Ｋ２含水层组及奥陶统峰峰组二段 Ｏ２ｆ ２灰岩 含水层。 ５ ＃ 煤开采情况 根据 ５ ＃煤层顶至各含水层底板 距离及上层 ５ ＃煤层开采导水裂隙带高度计算高度 为 ３９． １５ ～ ６３． ６９ ｍ， 一般高度 ６０． １３ ｍ， 见表 １ 。５ ＃ 煤层开采底板破坏带按 ２０ ｍ 考虑。因此根据表 １ 可知， 上行 ５ ＃煤层开采顶板导水裂缝带局部可沟通 至 Ｋ５砂岩含水层， 如图 ２ 所示， 大面积沟通至 Ｋ中砂 岩含水层、 Ｋ*砂岩含水层和 Ｋ４砂岩含水层； ５ ＃煤层 底板存在 Ｋ３砂岩水、 Ｋ２灰岩水带压开采问题， 而底 板破坏带发育深度可直接沟通 Ｋ３砂岩含水层和 Ｋ２ 灰岩含水层， 因此， Ｋ５砂岩、 Ｋ中砂岩、 Ｋ*砂岩、 Ｋ４砂 岩、 Ｋ３砂岩和 Ｋ２灰岩含水层均为 ５ ＃ 煤层开采矿井直 接充水水源。 表 １ ５＃煤层至各含水层底厚度统计表 间距最小值／ ｍ最大值／ ｍ平均值／ ｍ ５＃煤顶至第四系底１７３． ２６４３９． ９４２９５． ８６ ５＃煤顶至 Ｋ５砂岩底３８． ４４９９． ８５７４． ９６ ５＃煤顶至 Ｋ中砂岩底２４． ２８６６． １０４２． ２５ ５＃煤顶至 Ｋ*砂岩底７． ３２４２． ２２１６． ６５ ５＃煤顶至 Ｋ４砂岩底０． ００１５． ３７４． ７６ ５＃煤顶至 Ｋ３砂岩底０． ００２３． ９６６． ９５ １０＃煤顶至 ５＃煤底１６． ２３６． ８２２１ ． ７９ 奥灰含水层顶至 ５＃煤底２０． ５４５０． ９９３１ ． ９０ 图例 井田边界 煤巷 岩巷 采空区 ２５５ ２５６ ２５７ ２５８ ２６４ ２４９ ２６９ ＤＤ１ ＤＤ３ ＤＤ４ ＤＤ５ ＤＤ２ ＤＤ６ ２６５ ＬＨＣＫ Ｌ６８ ＣＨ８５ ＣＨ１３７ ＣＨ１３４ ＣＨ５６ ＣＨ１３１ ＣＨ５４ ＣＨ１３８ 比例尺１∶１０００ 北 上钻孔编号导通区域 ２４９ １０＃煤层开采情况 下行 １０＃煤层开采顶板导水 裂缝带可沟通至 ５ ＃煤层底板， 因此未来开采 １０＃煤 层， ５ ＃ 煤层采空区积水、 Ｋ３砂岩和 Ｋ２灰岩含水层均 为 １０＃煤层矿井直接充水水源； 另外 １０＃煤层底板全 部存在奥灰水带压开采问题， 底板隔水层相对较薄， 煤层开采后底板破坏带的形成， 奥灰水也将成为 １０＃煤层开采矿井的直接充水水源。 ２． ２ 充水通道 导水裂缝带 区内充水通道主要是人为因素引 起的（ 即煤层开采后形成的冒落带和导水裂隙带） ， 它们是导致矿井直接或间接充水的主导因素。导水 裂隙带的高度与井下煤层开采厚度、 煤层顶板管理 方法、 岩性等直接相关［ ９－ １０］。根据 建筑物、 水体、 铁 路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范 及上行 ５ ＃ 煤层顶板以中粒砂岩为主， 中粒砂岩的抗压强度为 ６９． ６ Ｍ Ｐａ， 属坚硬岩石。１０＃煤层直接顶板为黑灰或 深灰色石灰岩或泥灰岩， 属坚硬岩石。其导水裂隙 带最大高度按坚硬岩类计算， 即 Ｈｌｉ＝ １００∑Ｍ １ ． ２∑Ｍ＋２． ０ ８． ９ Ｈｌｉ＝３０ ∑ ＼ Ｍ＋１０ 结合采煤方法和平均采高， 经计算 ５ ＃煤层开采 顶板导水裂缝带发育高度取较大值 ３９． １５ ～ ６３． ６９ ｍ， 一般高度 ６０． １３ ｍ， 而导水裂缝带发育高度局部 可沟通至 Ｋ５砂岩含水层， 大面积沟通至 Ｋ中砂岩含 水层、 Ｋ*砂岩含水层和 Ｋ４砂岩含水层， 因此， 煤层 顶板导水裂缝带是矿井 ５ ＃煤层开采过程中重要的 充水通道。１０＃煤层开采顶板导水裂缝带发育高度 取较大值 ３４． ５２ ～ ６６． ７８ ｍ， 一般高度 ４９． ４４ ｍ， 而导 水裂缝带发育高度可沟通至 ５ ＃煤层底板、 Ｋ ３砂岩和 Ｋ２灰岩含水层， 因此， 煤层顶板导水裂缝带是矿井 １０＃煤层开采过程中重要的充水通道。 底板破坏带 ①理论计算底板采动破坏带是 指煤层底板岩层受采动影响而产生的采动导水裂隙 的范围， 其深度为自煤层底至采动破坏带最深处的 法线距离。 ５ ＃ 煤层开采后底板发育破坏带， 根据 建筑物、 水体、 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范 附录 ６ 中考虑采深、 倾角和工作面斜长的公式计算 底板采动破坏深度。 ｈ ＝ ０． ００８ ５Ｈ＋ ０． １６６ ５α＋ ０． １０７ ９Ｌ － ４． ３５７ ９ １９１第 ２′ 期梁少剑 薛卫峰 刘美乐 董东煤矿矿井充水因素分析及水害防治 图 ２ ５＃煤导裂带沟通至 Ｋ５底板范围图 万方数据 式中 Ｈ开采深度； α 煤层倾角； Ｌ工作面 斜长。董东矿 ５ ＃ 煤层平均埋深 Ｈ ＝ ３９８． ９７ ｍ， 工作 面斜长一般为 Ｌ ＝ １５０ ｍ， α＝ ８ ， 经计算 ５ ＃ 煤层开采 后底板破坏带为 ｈ ＝ １６． ５５ ｍ。 ②底板破坏深度预测模型统计实测工作面、 数值模拟工作面和理论计算工作面的底板破坏深度 结果见表 ２， 依据理论和国内现行统计的经验公式 来看， 认为底板破坏深度 Ｈ 与工作面斜长 Ｌ 的关系 为指数函数关系， 与工作面底板岩性组合系数 Ｄ 为 线性关系， 因此总体选定非线性函数关系。 表 ２ 澄合矿区实测底板破坏深度与主控因素 工作面编号 工作面斜 长 Ｌ／ ｍ 底板岩性组 合系数 Ｄ 底板破坏 深度 Ｈ／ ｍ 董家河煤矿 ２２５０８９６． ００． ７１１ ． ８ 董家河煤矿 ２２５０７１１４． ００． ７１２． ０ 澄合二矿 ２４５０４１４０． ００． １１３． ５ 澄合二矿 ２４５０８６０． ００．８１１ ． ５ 王村煤矿斜井 ５２０８１５０． ００． ６１２． ０ 王村煤矿斜井 ５２０６１５０． ００． ９１１ ． ５ 王村煤矿 １４５０３１３６． ４０． ５１３． ６ 王村煤矿 １３５０６１２５． ００． ７１２． １ 在 ３６ 组数据基础上， 依据选择的函数类型， 拟 合出澄合矿区底板破坏深度计算公式为 Ｈ ＝ １０． ３９６ ３ ＋０． ７２０ ６ｌｎＬ － ２． ４６１ ８Ｄ 根据矿井生产经验， 经理论计算及底板破坏深 度预测模型， 董东煤矿 ５ ＃煤层底板岩性组合系数 Ｄ 取 ０． ９， 综合考虑目前矿井采用综合机械化开采， 煤 层底板破坏深度取 ２０ ｍ。上行 ５ ＃煤层底板存在 Ｋ ３ 砂岩水、 Ｋ２灰岩水带压开采问题， 而底板破坏带发 育深度可直接沟通 Ｋ３砂岩含水层和 Ｋ２灰岩含水层； 另外 ５ ＃煤层底板大面积存在奥灰水带压开采问题， 底板隔水层平均厚度 ３１ ． ９０ ｍ， 而底板破坏带的发 育缩短了 ５ ＃煤层底板至奥灰含水层的距离。未来 下行 １０＃煤层底板全部存在奥灰水带压开采问题， 底板隔水层平均厚度 ７． ７３ｍ， 相对较薄， 煤层开采后 底板破坏带的形成， １０＃煤层直接受到奥灰水的直接 威胁， 因此， 煤层底板破坏带是矿井 ５ ＃ 、 １０＃煤层开采 过程中重要的充水通道。 ３ 水害分析及防治措施 ３． １ 顶板水害分析 ５ ＃ 煤层开采顶板充水含水层主要包括二叠系砂 岩裂隙含水层， 上部各含水层富水性弱 － 中等， ５ ＃煤 层开采顶板导水裂缝带沟通到的砂岩含水层总厚度 相对较厚， 富水性较好， ５ ＃煤层开采存在一定的影 响， 矿井采掘过程中必须加强对顶板砂岩含水层的 探查和治理工作。 未来 １０＃煤层开采顶板充水含水层主要为太原 组 Ｋ２含水层， 属弱富水性含水层。因此， 由于太原 组 Ｋ２含水层厚度分布较薄， 富水性弱， 对 １０＃煤层的 开采影响较小， 但是太原组 Ｋ２含水层往往存在异常 富水区， 矿井采掘过程中必须加强对太原组 Ｋ２含水 层异常富水区的探查。 ３． ２ 底板水害分析 根据充水条件和充水因素分析可知， 上行 ５ ＃煤 层及未来下行 １０＃煤层开采底板水害问题是底板奥 灰水带压开采问题。而煤层底板带压开采评价方法 主要依据 煤矿防治水细则 中突水系数（ Ｔ） 值的 规定， 底板隔水层受构造破坏块段突水系数一般不 大于 ０． ０６ Ｍ Ｐａ／ ｍ， 正常块段不大于 ０． １ Ｍ Ｐａ／ ｍ 计 算。本次带压开采突水系数法评价标准为 Ｔ＜ ０． ０６ Ｍ Ｐａ／ ｍ， 属相对安全区 ０． ０６≤Ｔ＜ ０． １０ Ｍ Ｐａ／ ｍ， 属过渡区 Ｔ≥０． １０ Ｍ Ｐａ／ ｍ， 属危险区 表 ３ 煤层突水系数和带压值统计 煤层 突水系数／ （ Ｍ Ｐａｍ － １） 最小最大平均 带压值／ Ｍ Ｐａ 最小最大平均 ５＃０． ０１００． ０８５０． ０３０１ ． ６７０． ８８ １０＃０． ０１７０． ６５５０． １４０． ０４１ ． ９４０． ８２ 根据表 ３ 可知， 上行 ５ ＃煤层底板奥灰水带压开 采危险性较小， 但是局部构造仍可能存在突水， 而未 来下行 １０＃煤层向井田东部、 北部大面积区域奥灰 水突水系数大于 ０． １０ Ｍ Ｐａ／ ｍ， 因此未来下行 １０＃煤 层底板奥灰水带压开采危险性严重， 底板奥灰水带 压开采突水概率高。 ３． ３ 防治措施 综上所述， 上行 ５ ＃煤层开采顶板含水层在矿井 采掘过程中必须加强对顶板砂岩含水层的探查和治 理工作。 １０＃煤层顶板导水裂缝带可全部沟通至 ５ ＃煤层 底板， 未来 ５ ＃煤层采空区积水将对 １０＃煤层的开采 较大的影响， 开采 １０＃煤层前必须做好顶板 ５ ＃煤层 采空区积水的超前探放水工作。 ２９１陕 西 煤 炭 ２０２０ 年 万方数据 而对 ５ ＃ 煤层底板奥灰水带压开采， 消除危险的 主要措施为巷道超前探查、 工作面内部及底板富水 区探查和疏放、 导水构造的探查和注浆治理， 并进行 水害实时监测及预警预报工作， 同时配合足够的防 排水系统及合理的应急预案， 可以实现 ５ ＃煤层的安 全带压开采。 对下行 １０＃煤层危险区进行带压开采， 必须严 格按照规定， 采取疏水降压、 帷幕注浆截流、 或者煤 层底板注浆改造等专项治理措施， 将突水系数值降 到安全值以下， 方可进行带压开采［ １１ ］。 ４ 结论 （ １ ） 上行 ５ ＃ 煤层开采导水裂缝带高度将波及到 顶板含水层， 受顶板砂岩水和底板承压水的影响， 未 来下行 １０＃煤层开采主要受上行 ５ ＃煤层采空区积 水、 顶板水及底板奥灰承压水的威胁。 （ ２） ５ ＃ 煤层采掘过程中必须加强对顶板砂岩含 水层的探查和治理工作； 开采 １０＃煤层前必须做好 顶板 ５ ＃ 煤层采空区积水的超前探放水工作。 （ ３） ５ ＃ 煤层底板奥灰水带压开采要巷道超前探 查、 工作面内部及底板富水区探查和疏放、 导水构造 的探查和注浆治理， 并进行水害实时监测及预警预 报工作； １０＃煤层危险区进行带压开采要采取疏水降 压、 帷幕注浆截流、 或者煤层底板注浆改造等专项治 理措施。 参考文献 ［ １ ］ 程志恒， 齐庆新， 李宏艳， 等． 近距离煤层群叠加 开采采动应力 －裂隙动态演化特征实验研究 ［ Ｊ］ ． 煤炭学报， ２０１６， ４１ （ ２） ３６７－ ３７５． ［ ２］ 鲁亮， 刘荣波， 赵从胜． 近距离煤层开采水害防治 技术研究［ Ｊ］ ． 中国煤炭地质， ２０１６， ２８（ ２） ４０－ ４８． ［ ３］ 钱鸣高， 许家林． 覆岩采动裂隙分布的“ Ｏ” 形圈 特征研究［ Ｊ］ ． 煤炭学报， １９９８， ２３（ ５） ４６６－ ４６９． ［ ４］ 谢和平， 于广明， 杨伦， 等． 采动岩体分形裂隙网 络研究［ Ｊ］ ． 岩石力学与工程学报， １９９９， １８（ ２） １４７－ １５１ ． ［ ５］ 姚邦华， 周海峰， 陈龙． 重复采动下覆岩裂隙发育 规律模拟研究［ Ｊ］ ． 采矿与安全工程学报， ２０１０， ２７（ ３） ４４３－ ４４６． ［ ６］ 叶东生， 杜飞虎． 煤层底板承压含水体上带压开 采研究［ Ｊ］ ． 中国煤炭地质， ２０１０， ２２（ １１ ） ３８－ ４１ ． ［ ７］ 林海飞， 李树刚， 成连华， 等． 覆岩采动裂隙带动 态演化模型的实验分析［ Ｊ］ ． 采矿与安全工程学 报， ２０１１ ， ２８（ ２） ２９８－ ３０３． ［ ８］ 王双明， 黄庆享， 范立民， 等． 生态脆弱矿区含 （ 隔） 水层特征及保水开采分区研究田［ Ｊ］ ． 煤炭 学报， ２０１０， ３５（ １ ） ７－ １４． ［ ９］ 李涛， 王苏健， 陈通． 坚硬顶板煤层开采底板破坏 深度研究［ Ｊ］ ． 煤炭技术， ２０１５， ３４（ ３） １２－ １３． ［ １０］ 胡宝林， 陈赓， 张影， 等． 中厚岩浆岩顶板煤层采 动裂隙发育特征分析［ Ｊ］ ． 煤炭科学技术， ２０１１ ， ３９（ ７） １７－ ２０． ［ １１ ］ 弓培林， 胡耀青， 赵阳升， 等． 带压开采底板变形 破坏规律的三维相似模拟研究［ Ｊ］ ． 岩石力学与 工程学报， ２００５， ２４（ ３） ４３９６－ ４４０１ ． （ 上接第 １８８ 页） ［ ３０］许保玖， 龙腾瑞． 当代给水与废水处理原理［ Ｍ］ ． 北京 高等教育出版社， ２０００． ［ ３１ ］王丁明， 曹国凭， 贾云飞， 等． 活性炭吸附技术在 水处理中的应用［ Ｊ］ ． 北方环境， ２０１１ ， ２３（ １１ ） １９０－ １９１ ． ［ ３２］李阳， 朱玉雯， 高继慧， 等． 活性焦孔结构演变规 律及对脱硫性能的影响［ Ｊ］ ． 化工学报， ２０１０， ２２ （ ５） １１ － １４． ［ ３３］郑亚旭， 张建良， 刘征建， 等． 半焦制备烧结烟气 脱硫用活性焦［ Ｊ］ ． 钢铁研究学报， ２０１０， ２２（ ５） １１ － １４． ［ ３４］肖文凯． 诺芮特柱状活性炭在黄金生产中的应用 ［ Ｊ］ ． 黄金， ２００７， ２８（ ８） ４５－ ４７． ［ ３５］刘志亮， 肖文凯． 诺芮特柱状活性炭在炭浆提金 工艺中的应用［ Ｊ］ ． 黄金科学技术， ２０１５， ２３（ ４） １０２－ １０６． ［ ３６］吴向阳， 于振福， 韩路波， 等． 活性炭吸附选矿废 水中金等有价金属［ Ｊ］ ． 黄金科学技术， ２０１３， ２１ （ ２） ５１ － ５４． ［ ３７］范保建， 佐太东． 氰化炭浆工艺浓密回水活性炭 吸附生产实践［ Ｊ］ ． 黄金， ２０１６， ３７（ １１ ） ５５－ ５７． ［ ３８］孟少左． 挥发性有机废气的高效净化和溶剂回收 技术研究［ Ｄ］ ． 石家庄 河北科技大学， ２０１５． ［ ３９］张静， 李自力， 刘宁． 油蒸汽回收装置中活性炭脱 附性能研究［ Ｊ］ ． 石油化工设备， ２００９， ３８（ １ ） ２６－ ２９． ３９１第 ２′ 期梁少剑 薛卫峰 刘美乐 董东煤矿矿井充水因素分析及水害防治 万方数据