20912采煤工作面涌水量增大分析报告

20912工作面顶板周期来压及涌水量增大分析报告一、20912综采工作面慨况20912工作面在林华矿井二采区东翼，地面标高+1210—+1426,工作面埋深319m—574m，有一条季节性河流位于工作面停采线以外，采煤工作面相对位置地形地貌为山地，无地表积水区。推进方向为准，工作面临近关系：西翼为二采区轨道上山；东翼为一采区运输上山；正北方向为20916采面（已回采完毕）二、20912采面地质慨况1.地层由老到新叙述如下:茅口组（P2m），区域厚57m-151m，井田内钻孔揭露最大厚度为83m，主要为浅灰色和灰白色，中厚至厚状生物碎屑岩，含腕足类、蜓类、珊瑚类等动物化石及少量火遂石结构。龙潭组（P31）平均厚度106.13m，厚度变化不大。与下状茅口组呈假接触。以灰色细沙岩、泥岩、粘土岩夹煤为主，局部有薄层泥灰岩及灰岩。长兴组（P2c）为灰、深灰色中厚－厚层状燧石灰岩。厚33.22～49.80m，平均为39.2m。长兴组与下伏龙潭组呈整合接触。夜郎组（T1y）由灰、深灰、紫灰、黄绿色泥岩、钙质泥岩、粉砂岩及灰岩、泥质灰岩组成。富含腕足类、双壳类、头足类化石。厚364～448m。茅草铺组（T1m）分布于井田东部，井田内出露不全。主要由灰岩、白云质灰岩、白云岩和角砾状白云岩组成，含双壳类、头足类及腹足类动物化石。与下伏夜郎组呈整合接触。厚400～510m。2.20912采面内地质构造情况工作面回采至265m时，断层面位于75#—71#架，为逆断层，落差1.7m，倾向73°，走向163°，倾角40°，与采面推进方向斜交，夹角46°，影响采面推进180m。受断层影响断层面附近煤层破碎，构造煤发育；48#架—75#架煤层裂隙发育，易片帮。3.水文地质情况含水层、由浅至深（1）第四系充水层含少量孔隙水。（2）茅草铺组岩溶裂隙水，含水层此层富水性极不均匀，局部地段岩溶强烈发育，含岩溶管道水。（3）玉龙山段（T1y2）：岩溶裂隙含水层改层含较丰富的岩溶水，但富水性不均匀。（4）长兴组（P2c）岩溶裂隙含水层该层含岩溶水，属岩溶裂隙含水层长兴组灰岩（P2c）含水层位于二叠系上统上段地层，厚度33.22m—49.80m，平均厚度为39.40m。岩性为中厚层状浅灰色紫深灰色亮晶生物灰岩，生物碎石结构，含少量黄铁矿结核，局部含团块状、透镜状、似层状燧石结核。长兴组地层下伏地层为二叠系上统下段的龙潭组，与之呈整合接触。该组地层厚度44m—110m，岩性为砂岩、页岩互层，其内产煤15层，其中井田内可采煤层5层，而全区基本可采1层（9号煤层），大部可采煤层2层（4、5号煤层），局部可采煤层2层（13、15号煤层）。9号煤位于龙潭组的中部，层位稳定。井田内厚度最大的主要可采煤层，属于中厚煤层，9号煤与上覆长兴灰岩底界面的平均距离为52.8m。下伏茅口组灰岩含水层。茅口组为浅灰色至深灰色中厚至厚层层状灰岩，微晶至细晶结构，局部夹生物碎屑灰岩或泥灰岩薄层，含少量燧石结核，产蜒科动物化石。灰岩的溶洞、地下河强烈发育，地下河流量一般大于100l/s，泉流量一般20－100l/s，地下径流模数为4－10l/s.km2，钻孔单位涌水量0.13－0.175l/s·m，水化学类型为HCO3-Ca型水，矿化度0.07－0.39g/l。茅口组灰岩含水层和其下富含H2S的栖霞组灰岩含水层（俗称臭灰岩）之间没有隔水层，具有统一的流场，水质也很类似，根据二采区的1605钻孔，M9煤距离茅口灰岩含水层52.2m。三、井下各出（涌）水点涌水量及采面积水区域根据测量图高程计算，20916采空区积水区主要在20916运输巷西翼，水流由20916运输巷西翼密闭排水口排除，部分由西轨大巷避难硐室处区段渗透流入西轨大巷排水沟。20912采面一部分水流入20916采空区，一部分流入20916风巷底抽巷，在20916风巷底抽巷东翼密闭往里大约28m区段积水，积水量大约220m3。涌水量见附表：2015年10涌水量观测记录四、20912采面及20916采面回采情况20912采面于2015年2月21日开始回采，采高3.2m-3.6m，平均采高3.4m，至今已采出煤量44万吨，顶板管理采用全部垮落法处理采空区，现阶段回采面内无影响回采的地质构造。20916采面已回采完毕。五、20912工作面及20916采空区出水量增大分析1.水质分析水质的主要特点是水清且没有沉淀物，没有H2S气味，出水过程中进行了连续观测，根据以往出水的特点，或附近煤矿的突水情况，长兴灰岩水不含H2S气体或H2S气体含量很低，但也可能是涌水在采空区滞留时间长，导致气味变浓，因此水源可能是长兴组灰岩含水层。根据20912采煤工作面顶板淋滴水现象现场观测，水质浑浊，呈乳白色，乳白色原因是水中溶解了大量Ca离子，无刺激性气味。20916采面出水水质清澈，无刺激性气味。2.出水量增大分析20912采面及20916采空区出水量呈上升趋势，且流量上升速度有所增大。从构造力学角度来看，区域岩体受力会导致岩体发生变形，先期阶段也就是采煤推进阶段发生弹性变形，之后连续发生塑性变形和断裂变形，此三个变形阶段是依次渐进发生。塑性变形阶段，岩体会产生大量的张节理和剪节理，形成大量导水通道将采空区与上伏含水层联通。此期间导水通道管径不大，导水通道的水具有很大的水头压力，由于流体对岩体节理面产生较大的压力，加之区域应力场的重新分布，导致岩体发生断裂变形，导水通道管径也随之变大，致使上伏长兴灰岩含水层中的水流入采空区的水流量增大，从而引起20916采空区及20916底抽巷东翼密闭处涌水量增大。20912采面使用沿空留巷施工工艺，20916采面和20912采面之间无煤柱支撑，两采空区岩层倾斜方向长度达406m，走向方向长约390m，块体面积过大也有导致采面压力增大的因素。20916采面及20912采面在回采时都揭露一断夹块，揭露时断层带无充水迹象，断层属于层间断层，未切割上伏隔水层及含水层。由于块体面积增大，致使采空区上覆岩体压力增大，冒落裂隙带高度也随之增高，联通长兴灰岩含水层，由于断层带裂隙比较发育，断层裂隙也很有可能成为管径较大的导水通道。3.水源分析出水点的位置反应了来水方向，出水点往往发育在最接近水源或接近突然通道的位置，因为此处的阻力最小。根据相关资料，M9煤距下伏茅口组灰岩52.2m，茅口灰岩水头压力为4.49MPa（《林华井田精查地质报告》中提出），龙潭组可视为隔水层，由安全水头压力公式计算，52m的隔水层可承受至少546MPa的水头压力。回采工作面回采时有两条层间断层，断距1.7m，纵深切割不强烈，茅口灰岩含水层水无涌入采空区条件。根据《20912采面作业规程》，采煤工作面冒落裂隙带最大高度51.58m，而M9煤距上伏长兴组灰岩平均距离52.8m，说明此次出水极有可能为长兴组灰岩中的岩溶裂隙水通过冒落裂隙带的导水通道涌入工作面。地表河流流经20916采面及20912采面地表相对位置，2015年10月23日实地勘测，流经区域地表未受采面采动影响，地表无岩层断裂迹象，实测河水流量1300m3/h左右，河水浑浊成黑色，属上游煤矿排污所致。头道河中的水不具备导入采面的条件，排除地表河流渗入采面的可能。六、采区临近矿井采面来压调查情况1.贵源5号井采煤工作面长240m，煤厚3.3m，综采工艺，支架最大支撑力5200KN。采煤工作面回风巷是上采面的运巷（采用沿空留巷）采面工作面运巷是施工的实体巷道。2015年10月15日第一次来压，机头段26部支架被压死，有2部支架的掩护梁被压断，刮板输送机电机及减速箱的联轴销被压断。煤壁侧顶板切顶，顶底板有水渗出。采用破顶板的方法进行处理。处理完后回采4.2m，在10月24日中班22：00左右第二次来压，正在处理过程中。2.中心二号井采煤工作面长120m，煤厚1.8m，炮采工作面，工作面周围是采空区。2015年6月至8月，工作面形成在推进30m后矿压显现特别明显，1.8m高的采面在半个小时时间内被压到只有0.5至0.8米高。根本无法正常生产，在8月份重新开切眼后，采面推进恢复正常。3.腾龙煤矿矿压采煤工作面长240m，煤厚1.5至1.7m（由于断层影响煤层变薄），支架最大支撑力5000KN（端头支架6000KN），采煤工作面周围是采空区。10月25日夜班，由于采面周期来压，采面瓦斯突然增高，在停产16个小时后，瓦斯才恢复正常。工作面上下顺槽压力大。顶板比较破碎，煤壁前方没有切顶。七、地震据中国地震台提供的地震资料，2015年10月13日03时18分44秒，金沙境内发生3.1级有感地震，震源坐标北纬27.5°，东经106.2°，震源深度6千米。贵州省地质构造图及相关地质资料表明，井田区域位于毕节北东向构造变形区内，属扬子准地台黔北台降板块内，处于四级构造单元内。八、顶板周期来压及涌水量增大因素及结论1.采煤工作面来水水源为长兴组灰岩含水层。2.采煤工作面推进后，采空区上覆岩体发生断裂变形，先期来压时（岩体塑性变形阶段）产生的大量张节理和剪节理发生断裂，致使导水通道变大，加之水头压力因素，从而引起含水层中的水大量涌入采空区致使采空区出水量增大，预计后期涌水量会呈衰减趋势。3.现采面已经过完断层，由于采空区面积跨度过大，导致冒落裂隙带高度增大，断层破碎带成为管径较大的导水通道，成为采面涌水量增大的原因之一。4.根据地质资料，长兴灰岩上伏岩层为三叠系夜郎组岩层，其中玉龙山段为一含水层，虽与长兴灰岩之间由沙堡湾组隔水层相隔，很有可能因层间构造产生导水通道将其联通，加之此地层发育有斜层理，使得玉龙山段含水层岩层中的水有可能补充至长兴灰岩含水层，预计大气降水时可能导致采空区涌水量会有所增大。5.根据采区周边矿井工作面来压情况调查，临近采区周边各矿井采面推进过程中几乎在同一时间段内采面周期来压显著增大。由于近期发生3.1级地震，构造板块长期积聚的应变能得到释放，区域构造板块急需寻求板块内部地应力处于均衡状态。加之新化井田区域内矿井多，采空区多，采空区面积大，区域构造板块内地应力重新分布，导致井田区域内多个回采工作面在回采过程中，采空区上覆岩体（整体上为刚性块体）需要释放应变能以维持块体均衡，从而导致采空区大面积发生断裂变形使得周期来压异常增大，附近矿井回采工作面及我矿20912回采面发生液压支架压死现象。九、治水方案在运输巷安设排水系统，排水系统如下：（1）在20912运输巷低凹处（438m）做蓄水池，设11KW潜水泵一台经排水管→20912运输巷排水管路（三寸）→二采区轨道上山水沟（400mm×400mm）→西轨大巷水沟（400mm×400mm）→+800轨道石门水沟（400mm×400mm）→一采区井底水仓。（2）20912工作面前期排水路线为：20912工作面→20916底抽联络巷→20916底抽巷→二采区边界上山→+800水平（东翼）轨道大巷水沟→+800轨道石门水沟→一采区井底水仓。（3）在运输巷利用临时水沟将水排到蓄水池，在蓄水池处安装一台11KW潜水泵，额定排水能力为50m3/h,备用一台风泵，工作面涌水通过运输巷临时水沟排到蓄水池里，使用水泵链接三寸软管接到二采区轨道上山水沟，排水线路：运输巷临时水沟→运输巷蓄水池（438m）处→水泵排水管→二采区轨道上山水沟→西轨大巷水沟→+800轨道石门水沟→一采区井底水仓→地面。十、下一步工作建议1.防治水措施（1）实时监测采空区涌水量趋势，直至涌水量成降低趋势为止；（2）在二采区东翼边界上山（一采区运输上山）开挖排水沟排水，避免因水流冲刷致使巷道底板被严重破坏。（3）坚持有疑必探，先治后采的制度。由于矿井多处存在着隐伏断裂，在今后各开拓准备巷道施工阶段切实做好地质资料及水文地质资料的收集整理，为今后地测防治水提供可靠论证资料。（4）严格地执行水文地质隐患排查和预测预报制度。对井下水流量突然增大，要及时汇报矿领导及防治水小组组长，及时分析并采取相关措施。现阶段要每班有防治水小组成员实时监测采空区个出水点出水情况，发现问题及时汇报并现场调度相关人员进行抽排水处理。（5）建议