论文部分内容阅读
摘 要：云盖山煤矿23302掘进工作面位于二叠系山西组中下部的二1煤层，工作面煤层总体呈单斜状，煤（岩）层产状走向NE35°～42°，倾向为：SE55°～48°，倾角11°～15°，平均13°，二1煤层顶板含水层为下二叠系山西组砂岩裂隙含水层组，由3～9层细中粒砂岩组成，总厚12.12～50.47m，平均32.8m，浅部风化裂隙比较发育，为含水层的相对强富水部位，向深部富水性变弱至极弱。突水系数为0.013 MPa/m，小于0.06MPa/m，工作面无突水危险。
关键词：掘进工作面；富水性；突水系数
云盖山煤矿位于禹州市西南部35km处的磨街乡境内，矿井主要含煤地层为石炭系上统太原组及二叠系下统山西组、下盒子组和上统上石盒子组；矿井井田基本构造形态为走向北东，倾向南东的单斜构造。煤层倾角13-20°，走向NE35-42°；倾向SE55-48°；矿井目前通风、供电、运输、排水、提升、瓦斯抽采、监测监控、人员定位、通信联络、压风自救、供水施救、紧急避险等系统完善，运行正常[ 1-2 ]。
1 掘进进工作面煤（岩）层赋存特征
23302掘进工作面的煤层位于二叠系山西组中下部的二1煤层，黑色，粉末状，局部夹碎块状，以亮煤为主，半亮型，下部为半暗型，煤质稍差，煤层均受挤压可见揉皱现象，煤层厚度0.2～9.7m，平均厚度5.0m。基本顶为中粒砂岩，直接顶为泥岩，有少量伪底，为炭质泥岩，直接底为粉砂岩，基本底为粉砂岩。
根据二1煤层底板等高线形态分析，工作面煤层总体呈单斜状，煤（岩）层产状走向NE35°～42°，倾向为：SE55°～48°，倾角11°～15°，平均13°，掘进期间受薄煤带影响较大，预计工作面掘进过程中，伴生构造发育，煤层底板起伏及煤厚变化较大，对掘进有一定影响，掘进过程中加强地质及水文地质资料收集。
2 掘进进工作面水文地质条件
二1煤层顶板含水层为下二叠系山西组砂岩裂隙含水层组，由3～9层细中粒砂岩组成，总厚12.12～50.47m，平均32.8m，浅部风化裂隙比较发育，为含水层的相对强富水部位，向深部富水性变弱至极弱[ 3-5 ]。
二1煤底板有3层含水层，分别为：
1）石炭系上统太原组上段灰岩含水层，含水层富水性弱，但极不均一，为二1煤底板直接充水含水层。
2）石炭系上统太原组下段灰岩含水层，含水层总体上富水性中等，上距二1煤层45.93～52.06m，一般情况下对开采二1煤影响不大，为二1煤底板间接充水含水层。
3）寒武系上统白云质灰岩含水层，赋存于顶界面以下30～60m范围内为含水层的强径流带，向深部富水性变弱，为强富水含水层，上距二1煤层65.54～78.6m，是二1煤底板间接充水含水层。
二1煤底板有3层隔水层，隔水性能不一致，分别为：
1）太原组上段顶部隔水层，在开采条件下失去隔水作用。
2）太原组中部砂泥岩段隔水层，一般条件下是良好隔水层段，但在断层附近会破坏其隔水作用。
3）太原组底部铝土泥岩隔水层，正常情况下，该隔水层可阻断太灰下段L1-4与寒灰岩含水层的水力联系。
工作面底板标高：+54.9～+86.6m，底板隔水层厚度74m，目前矿井最高水位标高+80m，工作面底板承受水压为0.025MPa。涌水形式及水文地质情况：该工作面主要沿二1煤层底板掘进。
工作面主要水源为山西组顶板砂岩水；根据矿井水文地质报告及相邻工作面情况预计，该工作面正常涌水量约为5m3/h，雨季顶板淋水可能会增大，预计最大涌水量为100m3/h，排水设施应保证100m3/h以上的排水能力，并及时在低洼处挖设水窝，完善排水设施，保证排水能力。根据矿井综合柱状图显示，现矿井含水层上面距煤层底板厚为74m。
1）隔水层安全厚度计算：
t=
t=2.02m
式中，t——安全隔水层厚度，m；
L——巷道底板宽度，4.8m；
γ ——底板隔水层的平均重度，0.0257MN/m3；
Kp——底板隔水层的平均抗拉强度，2.66MPa；
p——底板隔水层承受的水头压力，0.99MPa。
则t=2.02m<74m，
因此，正常段掘进不受底板含水层威胁。
2）突水危险性验算[ 1-2 ]：
突水系数计算公式如下：
T=P/M=0.99÷74=0.013MPa/m
其中：T——突水系数，MPa/m；
P——底板隔水层承受的水头压力，0.99MPa；
M——底板隔水层厚度，取74m。
则T=0.013<0.06MPa/m，无突水危险。
3 结论
云盖山煤矿23302掘进工作面位于二叠系山西组中下部的二1煤层，工作面煤层总体呈单斜状，煤（岩）层产状走向NE35°～42°，倾向为：SE55°～48°，倾角11°～15°，平均13°，二1煤层顶板含水层为下二叠系山西组砂岩裂隙含水层组，由3～9层细中粒砂岩组成，总厚12.12～50.47m，平均32.8m，浅部风化裂隙比较发育，为含水层的相对强富水部位，向深部富水性变弱至极弱。突水系数为0.013 MPa/m小于0.06MPa/m，工作面无突水危险。
参考文献：
[1] 国家安全生产监督管理总局.煤矿防治水规定[S].北京：煤炭工业出版社，2000：225-245.
[2] 国家煤炭工业局.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[S].北京：煤炭工业出版社，2000：225-245.
[3] 杨滨滨，郭伟鹏.近松散含水层下煤层开采安全性分区[J].煤炭科学技术，2012，40（7）：96-98.
[4] 杨滨滨，隋旺华.近松散含水层下采煤安全性熵值模糊综合评判[J].煤田地质与勘探，2012，40（8）：43-46.
[5] 马其华，王宜泰.开采参数对围岩应力分布影响的数值模拟分析[J].煤矿开采，2010（01）.
关键词：掘进工作面；富水性；突水系数
云盖山煤矿位于禹州市西南部35km处的磨街乡境内，矿井主要含煤地层为石炭系上统太原组及二叠系下统山西组、下盒子组和上统上石盒子组；矿井井田基本构造形态为走向北东，倾向南东的单斜构造。煤层倾角13-20°，走向NE35-42°；倾向SE55-48°；矿井目前通风、供电、运输、排水、提升、瓦斯抽采、监测监控、人员定位、通信联络、压风自救、供水施救、紧急避险等系统完善，运行正常[ 1-2 ]。
1 掘进进工作面煤（岩）层赋存特征
23302掘进工作面的煤层位于二叠系山西组中下部的二1煤层，黑色，粉末状，局部夹碎块状，以亮煤为主，半亮型，下部为半暗型，煤质稍差，煤层均受挤压可见揉皱现象，煤层厚度0.2～9.7m，平均厚度5.0m。基本顶为中粒砂岩，直接顶为泥岩，有少量伪底，为炭质泥岩，直接底为粉砂岩，基本底为粉砂岩。
根据二1煤层底板等高线形态分析，工作面煤层总体呈单斜状，煤（岩）层产状走向NE35°～42°，倾向为：SE55°～48°，倾角11°～15°，平均13°，掘进期间受薄煤带影响较大，预计工作面掘进过程中，伴生构造发育，煤层底板起伏及煤厚变化较大，对掘进有一定影响，掘进过程中加强地质及水文地质资料收集。
2 掘进进工作面水文地质条件
二1煤层顶板含水层为下二叠系山西组砂岩裂隙含水层组，由3～9层细中粒砂岩组成，总厚12.12～50.47m，平均32.8m，浅部风化裂隙比较发育，为含水层的相对强富水部位，向深部富水性变弱至极弱[ 3-5 ]。
二1煤底板有3层含水层，分别为：
1）石炭系上统太原组上段灰岩含水层，含水层富水性弱，但极不均一，为二1煤底板直接充水含水层。
2）石炭系上统太原组下段灰岩含水层，含水层总体上富水性中等，上距二1煤层45.93～52.06m，一般情况下对开采二1煤影响不大，为二1煤底板间接充水含水层。
3）寒武系上统白云质灰岩含水层，赋存于顶界面以下30～60m范围内为含水层的强径流带，向深部富水性变弱，为强富水含水层，上距二1煤层65.54～78.6m，是二1煤底板间接充水含水层。
二1煤底板有3层隔水层，隔水性能不一致，分别为：
1）太原组上段顶部隔水层，在开采条件下失去隔水作用。
2）太原组中部砂泥岩段隔水层，一般条件下是良好隔水层段，但在断层附近会破坏其隔水作用。
3）太原组底部铝土泥岩隔水层，正常情况下，该隔水层可阻断太灰下段L1-4与寒灰岩含水层的水力联系。
工作面底板标高：+54.9～+86.6m，底板隔水层厚度74m，目前矿井最高水位标高+80m，工作面底板承受水压为0.025MPa。涌水形式及水文地质情况：该工作面主要沿二1煤层底板掘进。
工作面主要水源为山西组顶板砂岩水；根据矿井水文地质报告及相邻工作面情况预计，该工作面正常涌水量约为5m3/h，雨季顶板淋水可能会增大，预计最大涌水量为100m3/h，排水设施应保证100m3/h以上的排水能力，并及时在低洼处挖设水窝，完善排水设施，保证排水能力。根据矿井综合柱状图显示，现矿井含水层上面距煤层底板厚为74m。
1）隔水层安全厚度计算：
t=
t=2.02m
式中，t——安全隔水层厚度，m；
L——巷道底板宽度，4.8m；
γ ——底板隔水层的平均重度，0.0257MN/m3；
Kp——底板隔水层的平均抗拉强度，2.66MPa；
p——底板隔水层承受的水头压力，0.99MPa。
则t=2.02m<74m，
因此，正常段掘进不受底板含水层威胁。
2）突水危险性验算[ 1-2 ]：
突水系数计算公式如下：
T=P/M=0.99÷74=0.013MPa/m
其中：T——突水系数，MPa/m；
P——底板隔水层承受的水头压力，0.99MPa；
M——底板隔水层厚度，取74m。
则T=0.013<0.06MPa/m，无突水危险。
3 结论
云盖山煤矿23302掘进工作面位于二叠系山西组中下部的二1煤层，工作面煤层总体呈单斜状，煤（岩）层产状走向NE35°～42°，倾向为：SE55°～48°，倾角11°～15°，平均13°，二1煤层顶板含水层为下二叠系山西组砂岩裂隙含水层组，由3～9层细中粒砂岩组成，总厚12.12～50.47m，平均32.8m，浅部风化裂隙比较发育，为含水层的相对强富水部位，向深部富水性变弱至极弱。突水系数为0.013 MPa/m小于0.06MPa/m，工作面无突水危险。
参考文献：
[1] 国家安全生产监督管理总局.煤矿防治水规定[S].北京：煤炭工业出版社，2000：225-245.
[2] 国家煤炭工业局.建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[S].北京：煤炭工业出版社，2000：225-245.
[3] 杨滨滨，郭伟鹏.近松散含水层下煤层开采安全性分区[J].煤炭科学技术，2012，40（7）：96-98.
[4] 杨滨滨，隋旺华.近松散含水层下采煤安全性熵值模糊综合评判[J].煤田地质与勘探，2012，40（8）：43-46.
[5] 马其华，王宜泰.开采参数对围岩应力分布影响的数值模拟分析[J].煤矿开采，2010（01）.