豫西陜縣礦區(qū)灰?guī)r斷層突水研究

劉鵬程++林劉軍

摘要：針對豫西陜縣煤礦發(fā)生的斷層突水問題，通過對井田斷層發(fā)育規(guī)律及斷層突水機理進行分析研究，總結(jié)出該礦區(qū)斷層突水的規(guī)律，并根據(jù)研究結(jié)果提出礦區(qū)斷層突水防治措施，對于礦井安全生產(chǎn)具有一定的指導意義。

關鍵詞：斷層 突水研究 奧灰水 太灰水

豫西陜縣礦區(qū)斷層導水根據(jù)斷裂的大小和含水層的分類，可大致上分為三種：

1 奧灰大斷層突水研究

在豫西陜縣礦區(qū)中，存在著南北走向的四條大斷層，分別是F10、F45、F44、F41，它們的存在對礦區(qū)的煤炭開采有著非常重要的意義，因為它們不僅斷層帶延伸長、斷距大，而且貫穿整個礦區(qū)。所以就是我們研究的重點對象。下面我們分別對其進行分析：

1.1 F10斷層 F10斷層是觀音堂礦區(qū)與石壕礦的井田邊界，其斷距為100-200m，斷層傾角70-80°。該斷層為一正斷層，上盤即觀音堂礦區(qū)應該是下沉的，石壕礦處于下盤。根據(jù)該礦區(qū)的柱狀圖以及斷距我們得出二1煤和O2已經(jīng)對接起來，因此在觀音堂煤礦采煤的過程中，主要是造成奧陶系灰?guī)r突水，就應該在接近F10斷層對盤的奧陶系灰?guī)r的時候，留設足夠的防水煤巖柱，以防奧陶系灰?guī)r水直接涌入巷道，而在石壕礦區(qū)，則可以進行正常的采掘活動，不需要擔心奧陶系灰?guī)r突水，只要注意到自己采區(qū)下面的太原組灰?guī)r能否對開采造成危害就行了。

1.2 F45斷層 F45斷層在觀音堂礦區(qū)的斷距為20-40m，該斷層的傾角也在70度左右，延伸很長，在礦區(qū)從南到北，斷距變化很大，有的地方為55m，有些地段卻在20m左右，因此在分析的過程中應該詳細了解其變化規(guī)律，同樣我們也以在巷道中揭露的斷層情況得出，F(xiàn)10斷層的上盤主要造成了太原組灰?guī)r水的突出，并且在403孔附近也有可能存在有O2水的突出，因為此時的二1煤底板離奧陶系灰?guī)r只有28m遠，如此近的距離對于煤層底板的威脅是很大的，強大的奧灰?guī)r溶水頭是有可能突破它們之間的泥巖隔水層的，所以在403孔附近開采煤層就應該加強對奧陶系灰?guī)r突水的觀測，另外，二1煤頂板離Ct也只有9.46m，上面的太灰?guī)r溶水很容易沿著裂隙流到巷道里，給開采帶來危險，在403孔附近即受到O2水的威脅，同時也存在著Ct的危害，預防措施必須保證好，應該是防御的重點地段，在1413孔和北大巷這一段，煤層離O2的距離在60m左右，O2不會突入到巷道中，太原組灰?guī)r應該作為重點，因為它們離煤層底板只有3-8m，Ct的突水幾率是很大的。預防中以留設防水煤巖柱為主，以強排Ct水為輔。

1.3 F44斷層 F44斷層位于煤田中部，斷距為25-40m，傾角70°。斷距變化不大，在三風井附近為30m，沿著斷層向兩邊漸漸變小，在補1孔為20m，在1305孔附近為26m。斷層剖面分析，我們能得出這樣的結(jié)論，F(xiàn)44正斷層主要會造成斷層上盤與Ct的對接，應該最有可能發(fā)生的是Ct突水，但是不會發(fā)生O2水的突出，因為煤層底板離O2頂面有60m左右的隔水層存在，強大的O2水不可能穿過這么厚的保護層的，所以，在開采F45斷層上盤的煤時，應以預防Ct突水為主，當接近斷盤對面的Ct時，應留置防水煤巖柱，以保安全。

1.4 F41斷層 F41斷層同樣為一個正斷層，其斷距在45-51m之間，斷層傾角70°。延伸不大，在該區(qū)范圍內(nèi)，從南到北漸漸變小，在1204工作面附近斷距為50m，在南大巷平巷為32m，在回風巷為20m，然后殲滅。它的斷層剖面分析顯示的構造特征，F(xiàn)41造成了上盤以Ct突水為主的出水情況，在南大巷附近，二1煤已經(jīng)與Ct對接起來，直接會發(fā)生太原組灰?guī)r的突水。在該區(qū)中，不會發(fā)生奧陶系灰?guī)r的突水情況，因為二1煤底面離奧陶系灰?guī)r頂面有34-64m厚的隔水層的存在，在這樣厚度的隔水層的保護下，煤層開采過程中就不會發(fā)生奧陶系灰?guī)r的出水了。雖然總體上是Ct突水，但在具體的地段也應該具體的分析，在1204工作面附近，Ct和O2突水的幾率都比較小，在這個附近，應以預防為主，留夠防水煤巖柱。在南大巷這里，就應在接近對盤Ct的時候留設足夠長的防水煤巖柱，還要有Ct突水后的治理預案，以防意外情況的發(fā)生。在回風巷，二1煤底板離Ct可以說已經(jīng)很接近了，在采掘的過程中，注意預防底板突水，還是應留防水煤巖柱。

通過我們的分析，再結(jié)合斷層平面圖，分析出F10斷層的上盤會發(fā)生奧陶系灰?guī)r突水，其余三條斷層發(fā)生太原組灰?guī)r突水的幾率很大，依次為F44、F41、F45。自西向東，中部突水幾率最大，依次為東部、西部。所以從全局考慮，在采掘和防治水災中應以南部、中部為主，兼顧其他。

2 太灰中性斷層突水的研究

在豫西陜縣礦區(qū)，如果發(fā)生了大的突水，大多數(shù)都是太原組灰?guī)r水的突出，太原組灰?guī)r之所以能這么容易的突出，主要就是因為中性斷層的影響，在礦區(qū)的開采活動中，經(jīng)常會遇見中性斷層。例如某礦區(qū)，1965.3月發(fā)生的一次突水，就為開采中遇見了斷層引起二1煤下部的太原組灰?guī)r水的突出。太原組灰?guī)r中的中性斷層的突水規(guī)律：①各突水點的橫向水力聯(lián)系差，地下水層間流動弱，一個新突水點突水時，附近觀測孔和其它突水點的水量一般無大的變化，多為一些獨立的水文地質(zhì)單元。②突水量不大，以靜儲量為主。因為如果不是二1煤和Ct直接對接，就不會有很大的水源補充。③一般會造成太原組灰?guī)r離二1煤層非常的近。④突水過程：一般先底鼓，產(chǎn)生裂縫，從裂縫中出水，然后底鼓加劇，巖體加速破裂，有巨響、震動等動力現(xiàn)象發(fā)生，裂縫迅速擴大，涌水量迅速增至峰值。

3 小斷層突水研究

小斷層是在3m以內(nèi)的斷層，它們也會造成突水情況的發(fā)生，但是因為其斷距很小，一般造成的事故不大，它們發(fā)生突水的規(guī)律如下：①小斷層突水，一般水量不大，并且開始時大，以后慢慢的減小，最后趨于穩(wěn)定。②小斷層突水主要是緩發(fā)或滯發(fā)性突水。③一般突水先沿斷層帶微量滲水，水色清，隨著涌水量逐漸增大，水變渾濁，同時產(chǎn)生底鼓，底鼓加劇后，隨之產(chǎn)生集中出水裂縫，水量增至峰值，待維持一段時間后，水量逐漸降至穩(wěn)定值，水色又逐漸變清。

參考文獻：

[1]許學漢，王杰，等著.煤礦突水預報研究[M].北京：地質(zhì)出版社，1991.

[2]張長文，付斌，等.礦井突水問題的研究[M].煤炭科技，2004.5.

[3]煤炭科學研究總院西安分院、峰峰礦務局等.華北型煤礦奧灰水防治研究[M].西安.陜西人民出版社，1990.

作者簡介：劉鵬程（1980-），男，河南焦作人，教師，講師，研究方向：煤礦地質(zhì)；林劉軍（1983-），男，河南內(nèi)黃人，教師，助理講師，研究方向：煤礦地質(zhì)。endprint