关键词:地质分析水层特征防治水安全措施
矿井发生水害的原因复杂,危害突发易发,破坏性极大,给矿区安全生产往往带来不可估量的损失,也严重威胁着矿区职工的健康和生命。深入细致的剖析矿区地质,详细严谨的测算矿井地质情况,针对具体矿区矿井研究,分析和制定阻访水害的措施方案,有效地保障矿井的安全生产。
一、针对含水层地质特征分析与防水研究
含水层有第四系上组砂砾石孔隙含水层、上侏罗统红色砂岩裂隙含水层、太原组煤系灰岩裂隙含水层和奥陶系岩溶含水层。它们被泥质粉砂岩、铝质泥岩和铁质泥岩所分隔,水力联系较差。由于各个含水层的补、径、排条件不同,含水层内的水文地球化学作用过程也不同,因此水化学特征具有明显的差异性,所以根据水质分析资料,结合地质条件和对矿井充水的作用,就可以分析出各个含水层的化学特征。
为了判别充水水源,在开采过程中对井下一些出水点进行了水质分析。例如,根据其离子组合、矿化度和水化学类型,判断中央回风巷出水点的补给水源应当是十下灰岩含水层,并且混入了煤系中其它含水层的裂隙水。由于矿井疏干和井下通风所致,使得原来处于还原环境的煤层变为弱氧化环境,煤系中所含的黄铁矿受到氧化作用,导致水的pH值降低而离子含量升高,因此这些出水点的地下水化学类型均为或者型水。
此项研究表明,煤矿各个含水层的地质、水文地质条件不同,地下水的补、径、排条件和水文地球化学作用过程不同,因此其化学成分有着明显的差异性,通过对井下出水点化学特性的分析研究,可以判别突水水源及充水程度,以便采取有效防治水措施。
二、侏罗系红层物质与富水性研究与治水
根据勘探、测试资料分析了红层的物质组成和富水特性,侏罗系红层为一套紫红色与灰绿色杂色的粉细砂岩、中粗砂岩、砾岩及少量泥岩沉积。侏罗系红层最大残厚393.27m。测试结果表明:化学成分随着岩性而变化,含量由泥岩→粉砂岩→细砂岩→中粗砂岩逐渐升高;CaO含量变化较大,主要视胶结物的成分而定;粉砂岩中以泥质胶结为主,因而的含量比较高。
根据取芯及勘探时的钻孔漏失情况,并且参考了相邻矿井的特征,矿层的含、隔水性可划分为上、中、下三段。下段厚约50m,岩性为中砂岩、粉砂岩、细砂岩与泥岩互层。底部发育一层厚0.25～20.35m的紫红色底砾岩,砾石具有定向排列的特征,有时相变为中粗粒砂岩或者含砾砂岩,单位涌水量为0.000146～0.018L/s·m,渗透系数0.00016～0.055m/d,属弱含水层。中段厚121.53～180.30m,由中、细砂岩或者粉砂岩组成,其中夹砾岩。该段中下部胶结松散,有小溶洞和小型溶孔现象,在勘探阶段不少钻孔就有漏水现象。该段裂隙较发育,单位涌水量0.155L/s·m,渗透系数0.469m/d,可视为含水层。上段厚约100m,由中细砂岩、粉砂岩和泥岩组成。该段遭受不同程度剥蚀,裂隙发育,岩石较松散,富水性较好,当第四系下组以砂层与之接触时就成为补给的通道。
鉴于上述特点,在防治水的工作中不仅要考虑到红层底部层段地下水对矿井充水的作用,而且还要考虑到整个红层段乃至第四系下组的间接作用,提早在低洼部位施工一些放水孔,用以排泄采动裂隙导下的红层水。
三、针对构造裂隙开展控水研究
构造裂隙形成较晚,大部未被充填,为地下水创造了良好的赋存空间,在此地段进行采掘活动时经常出现突水。为此,根据构造裂隙的控水特点采取了有效的措施,取得了显著的效果。
此项研究的主要内容如下:
1.探查优势含水层。优势含水层是对突水起控制作用的岩层。开采山西组煤时,主要的充水水源是其顶部砂岩及红层。因此,搞清这两个含水层的裂隙发育程度、厚度、水压、富水特性及与其它含水层的补给关系等,是防治水的第一步。主要的探查方法有钻探、化探、物探。
2.搞清突水条件。突水条件在优势含水层进入采场过程中起决定性作用,搞清突水条件可预计涌水量。突水条件涉及的因素主要有围岩特性、含水层与采场间距和构造裂隙发育规律。主要探查方法有钻探、三维地震勘探、分析矿井突水与构造裂隙间规律。
3.采取切合现场的治水措施。采用目前最先进的全煤巷道开拓,但也给防治水工作增加了难度。据此,采取的主要措施有:根据构造裂隙的控水特点,在工作面中施工同层泄水巷,并且安装排水系统;在工作面安装具有抗灾抢险能力的排水系统;在裂隙发育区施工探放水孔,疏放顶部含水层的水,降低其向工作面涌水时的峰值。
总而言之,地质情况的复杂性多样性,决定了水层特点的不同规律,不同区域的地质水层规律要具体分析,而且,相同区域不同时期的地质水层,也会变化发展,地质水层规律也要具体分析和研究。深入研究地质情况,多学科的综合方法运用,在生产建设中越来越发挥出有力的保障作用。◆
参考文献:
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杜永、曾先贵、李富、赵连涛,兴隆庄矿下组煤底板岩层阻水性能影响因素分析,探矿工程,2007
赵元强,鲁西煤矿南区下组煤水文地质条件分析,山东煤炭科技,2006
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