顶底板岩层水文地质论文范文

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1资料的整理与分析

截止2013-10-30，李堂煤矿现场配套工程施工全部结束，结合前期补堪方案，在获取矿井一、二、三采区顶底板岩层结构、水位、岩石样本、水样等诸多重要参数后，中国矿业大学先后开展了岩层结构分析、地下水流场分析、岩石物理力学强度测试、水化学分析及图件绘制等工作，初步查明了研究区的地质及水文地质条件。通过对前期勘查报告的分析，上述钻探探查研究及岩样和水样测试分析初步得到以下结论：（1）通过以往勘查资料分析，取得各主要含水层的相关参数如表1所示。总体上，李堂煤矿一、二、三采区的四灰含水层、十灰含水层、十一灰含水层和奥灰含水层均属于弱富水性含水层，地下水补给径流条件缓慢，且富水性不均一。（2）通过各含水层水样分析，四灰含水层、十灰含水层、十一灰含水层及奥灰含水层之间水力联系较差，只有十灰与十一灰含水层之间可能在局部存在水力联系，其它含水层间均无水力联系。（3）在3C201轨道顺槽、二采区轨道石门、二采区皮带下山施工过程中对边界断层（DF24、DF27）的揭露情况分析，断层破碎带内为黑色泥岩胶结，胶结程度较好，断定DF27与DF24为隔水断层。（4）本次探查显示，奥灰含水层具有较好的可疏降性，但由于含水层富水性的不均一性，在后续生产过程中，需通过“物探+钻探”的方式确定含水层的富水异常区，在此基础上开展疏水降压的防治水手段，确保9-2煤安全开采。（5）钻探探查结果显示，李堂煤矿灰岩含水层之间岩层具有较好的隔水能力，可为9-2煤的带压开采提供有利条件。

2顶底板岩层结构及抗破坏能力评价

通过对煤层顶底板岩层结构分析及研究，得出结论如下：（1）根据煤层顶底板岩层结构探查及岩石力学参数测试分析，李堂煤矿9-2煤直接顶底板属于稳定、较稳定型。（2）从顶板四灰到底板十一灰的地层中泥岩厚度百分比最小为56%，最大含量为87.30%，地层中较大比重为泥岩，这对防治各含水层的入渗是比较有利的。（3）根据有关规程经验公式计算，一采区导水裂隙带高度最大值为48.17m，最小值为8.8m；二、三采区导水裂隙带高度最大值为45.99m，最小值为17.25m；。一采区底板破坏带深度最小值为24.6m，最大值为25.4m；二、三采区底板破坏带深度最小值为22.6m，二、三采区底板破坏带深度最大值为28.2m。（4）采用了FLAC3D对顶底板破坏规律进行了数值模拟，结果显示：沿工作面走向（长度方向），一采区开采顶板破坏范围为26.7m，底板破坏深度为16.3m；而二采区开采顶板破坏范围为29.8m，底板破坏深度为6.8m。两个采区工作面顶底板破坏范围都是在工作面推进到72m时达到最大，表明在9-2煤厚度1.0m、工作面宽度120m的条件下，工作面推进70m左右就达到了充分采动。沿工作面倾向（宽度方向）一采区工作面顶板塑性区呈马鞍形分布，塑性区在工作面两端的高度为26.7m，而在工作面中部的高度为16.2m；而二采区工作面顶板塑性区呈矩形分布，塑性区高度在工作面中部和端头几乎没有变化，为30m左右。（5）结合李堂煤矿各采区顶底板结构特征，从偏安全的角度出发，对顶底板破坏的评价参数取值如下：一采区顶板导水裂隙带高度取值48.17m，底板破坏带取值21.5m；二、三采区导水裂隙带高度取值45.99m，底板破坏带取值23.4m。

3顶底板突水危险性评价及分析

通过分析，在一采区及二、三采区9-2煤开采形成的底板采动破坏带直接沟通底板十灰含水层，但十灰总体富水性较弱，其影响有限；受地层起伏及构造的控制，局部可能受十一灰影响，但影响不大。在正常块段能够实现安全开采，而在采区边界断层较发育块段，必须查明断层发育规律，留足防水煤柱，以预防断层导水影响生产。

4矿井中长期防治水规划

通过钻探、分析及安全开采评价，9-2煤层下一步的安全生产，确定需要开展如下工作：①进一步加强矿井地质及水文地质观测、分析及DF24、DF27、DF1断层导水性的验证探查；②在9-2煤开采过程中，加强对各采区顶板冒落带、导水裂隙带及底板破坏带的现场监测；③在9-2煤开采工作面巷道形成后，采用物探探查顶底板富水异常区，为顶底板疏放水工程布置提供依据；④在采掘过程中，尤其是在疏放水过程中，加强疏放水过程水量、水压等数据观测，并通过反求参数不断修正各含水层主要参数，为完善疏降水方案提供依据；⑤根据一孔多用的原则，建议保留T2、T7和T11孔，安装孔口控制及水压观测装置，留作后期奥灰长期观测孔及疏水孔用；同时，选择合理地段，增加第四系、四灰、五灰、十灰及十一灰的长期观测孔定位及施工，为以后的长期突水预测提供依据；⑥在含水层疏放前，布设一定量的局部疏放工程，验证含水层的疏放性，同时，亦可布设局部注浆改造试验与其对比分析；⑦9-2煤采掘过程中，采取“物探+钻探”的综合措施，加强日常超前探放水工作，严格遵守“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的十六字方针，保证矿井的安全采掘；⑧结合现阶段涌水量计算及现有涌水情况，完善矿井防排水体系，加强各采区临时排水设施及永久排水设施的布设与管理，确保井下排水通畅；⑨在下阶段采掘过程中，若揭露的实际水文地质条件或获取的水文地质参数发生变化，应根据获取的新参数及时对上述计算结果进行修正，并优化防排水设施，以满足各采区防排水工作的需要；⑩完善矿井防治水组织机构及各岗位职责，采取各种方式提高防治水技术水平和管理水平，加强防治水人才队伍建设；完善水害应急预案，认真落实各项规程规范及规章制度，加强矿井防治水工作的宣传和安全培训工作。

作者：崔培忠单位：徐州李堂矿业有限公司