一、項目背景
某煤礦井田東部區(qū)主要含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組，其中主采2-2煤層厚5.01～6.59m，平均5.70m，埋深46.64～152.66m，平均86.90m。根據(jù)東部區(qū)水文補勘資料，該區(qū)2-2 號煤層上覆正?；鶐r厚度14.38～97.55m，平均厚度45.78m，上部風(fēng)化基巖厚度3.20～41.44m，按照2-2 煤層205工作面“兩帶”孔分析成果，冒落帶最大高度為煤層采厚的 7倍，導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育最大高度為煤層采厚的20倍，導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育最大高度為94.00m，部分地段冒落帶高度直接發(fā)育至松散沙層，導(dǎo)水裂縫帶全部發(fā)育至松散沙層，有效隔水層厚度H≤0，而且東部區(qū)由于存在常年性河流以及水泉較多，導(dǎo)水裂縫帶可能溝通地表水、松散沙層水、基巖裂隙水，易發(fā)生突水潰沙事故。此外，本井田東部區(qū)存在 110kV 輸電線路和礦井進場道路下安全開采的問題，同時井田東部某煤礦開采多年，可能存在越界開采行為。
為此東部區(qū)需要對該區(qū)薄基巖富水區(qū)域開采水文地質(zhì)條件進行評價，對采后涌水量進行預(yù)測并針對不同安全開采問題，提出相應(yīng)的安全技術(shù)措施和合理化建議。以期實現(xiàn)薄基巖富水區(qū)域工作面安全回采。
二、研究內(nèi)容
1.重點針對該煤礦東部區(qū)薄基巖富水區(qū)域、井田東部區(qū)及河流流經(jīng)區(qū)域、井田東部邊界可能存在采空區(qū)區(qū)域、礦井地面110kV 輸電線路路經(jīng)區(qū)域、井田東部區(qū)進場道路經(jīng)過區(qū)域，以上六大重點區(qū)域采煤的可行性、可靠性、安全性及其對地面建筑物的影響程度進行系統(tǒng)性評價，并分析各區(qū)域煤層開采的水害問題及其威脅程度，針對不同安全開采問題，提出相應(yīng)的安全技術(shù)措施和合理化建議。
2.通過水文地質(zhì)條件研究，綜合評價相鄰煤礦水、第四系薩拉烏蘇組含水層水、基巖風(fēng)化裂隙水和基巖承壓含水層水等復(fù)合水體對井田東部區(qū)域開采的充水強度，對東部薄基巖區(qū)涌水量進行預(yù)測計算，為采區(qū)及礦井防排水系統(tǒng)設(shè)置與改造提供依據(jù)。
三、研究結(jié)果
1.分析認為與2-2 煤頂板突水潰沙關(guān)系密切的主要充水含水層為：第四系上更新統(tǒng)薩拉烏蘇組及全新統(tǒng)沙層含水層(Q3s+Q4eol)、侏羅系碎屑巖類風(fēng)化帶孔隙裂隙潛水含水層(J2z)?；鶐r風(fēng)化裂隙地下水與上覆的薩拉烏蘇組含水層有一定的水力聯(lián)系，構(gòu)成統(tǒng)一的含水體。
2.通過對含隔水層分析，得出東部區(qū)含隔水層水文地質(zhì)和富水性特征以及東部區(qū)基巖、松散砂層展布規(guī)律。東部區(qū) 2 -2 煤開采時整個區(qū)域?qū)严稁堪l(fā)育至松散層，部分區(qū)域冒落帶發(fā)育至松散層。大氣降水、地表水、薩拉烏蘇組孔隙潛水、風(fēng)化基巖裂隙承壓水及煤層頂板基巖孔隙裂隙承壓水屬直接充水水源。其中各煤層頂板基巖裂隙承壓水涌水量甚微，富水性弱，易于疏干，對礦井開采危害不大。
3.針對突水潰沙問題，首次提出突水潰沙危險性多源信息分區(qū)評價方法，本礦井東部區(qū)整個區(qū)域存在突水可能性，部分薄基巖富水區(qū)域存在突水潰沙的可能性。對東部區(qū)危險性進行劃分，危險性等級共分為三級：即突水潰沙危險區(qū)(一級)、過渡區(qū)(二級)、突水危險區(qū)(三級)。
4.降低地下水位和減輕覆巖破壞程度是預(yù)防突水潰沙重要手段，據(jù)此提出了注漿加固方案和井下充填方案，得出人工注漿噸煤成本為92.6元/t，并對井下充填方式進行了對比分析，綜采原矸充填方案為最優(yōu)方案，其次為巷式矸石膏體充填方案，再次為巷式原矸充填方案。
5.東部區(qū)域及其支溝附近回采后，冒落帶、導(dǎo)水裂隙帶可發(fā)育至松散層，這對該煤礦東部區(qū)安全開采產(chǎn)生了極大威脅。本次報告建議該區(qū)域及其支溝保護煤柱留設(shè)寬度為128m，經(jīng)計算壓煤量為8.01Mt。
6.東部區(qū)采空區(qū)積水威脅主要來自兩個方面：一方面是該煤礦自身正常開采形成采空區(qū)內(nèi)的積水，其對整體威脅較小。另一方面，相鄰煤礦越界開采所形成的采空區(qū)，其對東部2-2 煤層的安全開采影響較大。本次報告建議自身開采所形成的采空區(qū)需留設(shè)保護煤柱寬度20m，鄰礦越界開采所形成的采空區(qū)需留設(shè)保護煤柱寬度22m。
7.東部區(qū)2-2 煤層開采后，開采損害等級均達到或超過建（構(gòu)）筑物Ⅳ級破壞等級限值。本次報告建議村莊留設(shè)煤柱寬度為53m，公路煤柱寬度135m，110kV高壓線留設(shè)190m 的保安煤柱，進場公路預(yù)計壓煤量為2.63Mt，110kV 高壓線及村莊預(yù)計壓煤量為7.62Mt。
8.分別通過原煤產(chǎn)量和采空區(qū)面積比擬對該煤礦未來三年涌水量進行了預(yù)測，最終選取采空區(qū)面積計算該煤礦礦井涌水量，即正常涌水量為 548m3/h，礦井最大涌水量為703m3/h。
9.根據(jù)現(xiàn)有資料和松動圈計算結(jié)果得出，巷道掘進后產(chǎn)生的松動圈厚度小于2 -2號煤層上覆正?；鶐r厚度，理論上東部區(qū)薄基巖段具備巷道掘進施工條件。但是值得注意的是：考慮到基巖展布的不均一性、含導(dǎo)水構(gòu)造、局部地段強富水等因素的可能影響，不排除巷道掘進期間可能出現(xiàn)頂板淋水、離層以致開裂、破碎情況，以及由此誘發(fā)的冒頂、突水可能。
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