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[摘 要]针对煤矿地质构造、围岩石层岩性及其组合特征等因素影响矿井涌水量大小的因素、及地下水运动的基本规律进行分析。地质构造尤其是断层是造成煤层底板突水的主要原因之一。地质构造使底板岩层的完整性得到破坏,使底板隔水性能大大降低,比正常地段增加了出水的可能性。85年以来发生的21次底板突水中,其中由于断层原因导致突水有11次,占52%,因此断层突水是矿区底板主要突水类型。
[关键词]地质构造 影响 矿井 涌水量
中图分类号:P631 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(201阿5)13-0365-01
1)断裂面:(1)压性断裂面;(2)张性断裂面;(3)扭性断裂面。
>2)构造部位:不同的构造部位对矿井涌水量影响程度不同。
(1)断层产生的裂隙发育地段,对矿井涌水量影响大。
(2)断层交叉点容易突水。
(3)断层密度大的地段,岩石破碎、裂隙发育、易突水。
(4)断层上盘次一级的断裂及裂隙较下盘发育,突水性强。
影响矿井涌水量大小的因素
1、地质构造
若矿区存在褶曲,当矿床上覆岩层存在含水层时,在开采位于向斜轴部附近的矿床时,涌水量一般比较大;位于背斜轴部附近的矿床时,涌水量一般比较小。
2、围岩石层岩性及其组合特征
*在隔水层厚度相同的情况下,不同岩性组合的抵抗水压能力不同。隔水层岩性组合对底板突水起相当的制约作用。
*覆盖层及矿床围岩的影响
大气降水和地表水能否渗入地下,进入矿井中,与煤层上覆岩层的透水性及围岩的出露程度、透水性有着直接的关系。
弱透水层或薄透水层厚度稳定(厚度大于5m),其可起到隔水作用。
3、含水层的富水性
岩溶含水层的富水条件是底板突水的基本因素。奥陶系石灰岩在新汶和莱芜两个煤田的南部地表广泛出露,直接接受大气降水补给,为影响矿区后组煤开采的主要含水层,其岩溶发育的总体规律是随着深度的增加逐渐减弱。但由于岩溶发育不均衡,造成奥灰在横向和纵向上富水性差异较大。
4、含水层水头压力
足够的水头压力是引起突水的一个重要条件。在矿床底板地质条件基本相似的情况下,承压水压越高,越容易突水。
5、矿山压力
不同的开采条件下造成的矿山压力也不同,其中以工作面斜长、采深和回采面积影响的效果较大。
(1)工作面斜长:一般工作面斜长越短,其抗水压能力越强。随着工作面斜长的增加,抗水压能力逐渐趋于定值。
(2)采深:随着开采深度的增加,当覆岩发生断裂将要跨落时刻,矿床底板受着巨大的支承压力,会对底板岩体造成严重的破坏。
(3)回采面积:随着回采面积不断增大,应力集中区也在增大,当增到某范围时,应力集中到足以使底板岩体发生破坏时,底板岩层的隔水性能就会降低,有利于底板承压水的突入
6、地应力因素
地应力是是岩层自重、构造应力、采动矿压、承压水水压等综合作用的结果。在应力集中区,地应力加剧了煤层底板变形和破坏,成为导致矿床底板突水的附加力源。
如新汶矿区目前平均开采深度已达到900米以上,其中孙村、华丰、协庄、潘西矿已达1200米,是全国最深的矿区之一。由于开采深度大,在目前开采深度条件下底板破坏规律较矿井浅部发生了巨大的变化,奥灰岩溶水对煤层开采的威胁更大
7、其它因素
(1)地形的影响
地形直接控制了含水层的出露部位和出露程度,控制着大气降水和地表水的汇集、渗透,因此,地形间接地影响着矿井涌水量。
(2)不正确的采矿工程
采矿工程必须在符合《煤矿安全规程》的前提下,按照设计要求进行,若采掘工程违反规程没有按设计要求去做,如开采了防水煤柱,触及了积水水源,就会使水进入矿井,增大矿井的涌水量。
地下水运动的基本规律地下水的运动条件:
1、岩层必须透水。
2、地下水面必须具有水力坡度。
水力坡度:沿水流方向上单位距离内的水位差。
水力坡度
地下水运动状态
1、层流:水质点作连续运动,
流束平行而不混杂。
2、紊流:水质点运动不连续,
流束不平行而混杂。
[关键词]地质构造 影响 矿井 涌水量
中图分类号:P631 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(201阿5)13-0365-01
1)断裂面:(1)压性断裂面;(2)张性断裂面;(3)扭性断裂面。
>2)构造部位:不同的构造部位对矿井涌水量影响程度不同。
(1)断层产生的裂隙发育地段,对矿井涌水量影响大。
(2)断层交叉点容易突水。
(3)断层密度大的地段,岩石破碎、裂隙发育、易突水。
(4)断层上盘次一级的断裂及裂隙较下盘发育,突水性强。
影响矿井涌水量大小的因素
1、地质构造
若矿区存在褶曲,当矿床上覆岩层存在含水层时,在开采位于向斜轴部附近的矿床时,涌水量一般比较大;位于背斜轴部附近的矿床时,涌水量一般比较小。
2、围岩石层岩性及其组合特征
*在隔水层厚度相同的情况下,不同岩性组合的抵抗水压能力不同。隔水层岩性组合对底板突水起相当的制约作用。
*覆盖层及矿床围岩的影响
大气降水和地表水能否渗入地下,进入矿井中,与煤层上覆岩层的透水性及围岩的出露程度、透水性有着直接的关系。
弱透水层或薄透水层厚度稳定(厚度大于5m),其可起到隔水作用。
3、含水层的富水性
岩溶含水层的富水条件是底板突水的基本因素。奥陶系石灰岩在新汶和莱芜两个煤田的南部地表广泛出露,直接接受大气降水补给,为影响矿区后组煤开采的主要含水层,其岩溶发育的总体规律是随着深度的增加逐渐减弱。但由于岩溶发育不均衡,造成奥灰在横向和纵向上富水性差异较大。
4、含水层水头压力
足够的水头压力是引起突水的一个重要条件。在矿床底板地质条件基本相似的情况下,承压水压越高,越容易突水。
5、矿山压力
不同的开采条件下造成的矿山压力也不同,其中以工作面斜长、采深和回采面积影响的效果较大。
(1)工作面斜长:一般工作面斜长越短,其抗水压能力越强。随着工作面斜长的增加,抗水压能力逐渐趋于定值。
(2)采深:随着开采深度的增加,当覆岩发生断裂将要跨落时刻,矿床底板受着巨大的支承压力,会对底板岩体造成严重的破坏。
(3)回采面积:随着回采面积不断增大,应力集中区也在增大,当增到某范围时,应力集中到足以使底板岩体发生破坏时,底板岩层的隔水性能就会降低,有利于底板承压水的突入
6、地应力因素
地应力是是岩层自重、构造应力、采动矿压、承压水水压等综合作用的结果。在应力集中区,地应力加剧了煤层底板变形和破坏,成为导致矿床底板突水的附加力源。
如新汶矿区目前平均开采深度已达到900米以上,其中孙村、华丰、协庄、潘西矿已达1200米,是全国最深的矿区之一。由于开采深度大,在目前开采深度条件下底板破坏规律较矿井浅部发生了巨大的变化,奥灰岩溶水对煤层开采的威胁更大
7、其它因素
(1)地形的影响
地形直接控制了含水层的出露部位和出露程度,控制着大气降水和地表水的汇集、渗透,因此,地形间接地影响着矿井涌水量。
(2)不正确的采矿工程
采矿工程必须在符合《煤矿安全规程》的前提下,按照设计要求进行,若采掘工程违反规程没有按设计要求去做,如开采了防水煤柱,触及了积水水源,就会使水进入矿井,增大矿井的涌水量。
地下水运动的基本规律地下水的运动条件:
1、岩层必须透水。
2、地下水面必须具有水力坡度。
水力坡度:沿水流方向上单位距离内的水位差。
水力坡度
地下水运动状态
1、层流:水质点作连续运动,
流束平行而不混杂。
2、紊流:水质点运动不连续,
流束不平行而混杂。