2022 年《安全技术》平顶山十三矿突水特征与原因分析新编.doc

此资料由网络收集而来，如有侵权请告知上传者马上删除资料共共享，我们负责传递学问平顶山十三矿突水特征与缘由分析 矿井突水是威逼煤矿平安生产的重要灾难之一对突水机理及突水危急性评价和猜测是解决突问题的关键技术基础，构造裂隙是造成煤层底板突水的主要因素平顶山十三矿是1座设计力量180万t/a的大型矿井，矿井水文地质条件简单，在生产过程中消灭了2次较大的突水事故井田煤系地层属于石炭二叠纪，二叠系已煤组的二1煤（或已16-17煤层）为该矿井的主采厚煤层煤田分布在汝河和沙河之间的分水岭地带，构造形态为一地垒型的复向斜构造，四周受接近东西向两组张性断裂的把握，形成一多边形的地垒型断块，由于煤田相对抬起，切断了与四周区域含水层的直接水力联系，阻隔了区域基岩地下水向井田的侧向补给，使本井田成为一相对独立的水文地质单元 1 采面概况及突水过程特征 平顶山十三矿目前开采已组煤层，发生的2次突水大事分布在已一和已二的2个采区第一次突水发生在已15-17－1202x采面，该采面位于一水平已二采区东翼第一区段，东至侯村爱护煤柱线，西到上山保安煤柱，北至防水煤柱，南部尚未布置采面。

采面走向长1 285m，倾斜宽130m，采面煤层倾角平均为26°，煤层厚平均为5.28m采煤方法为走向长壁，沿煤层顶板放顶煤一次采全高，工字钢金属支架支护（图1）其次次突水发生在已15-17－11090采面，该采面位于一水平已一采区东翼第五区段，东邻襄郏背斜轴部，西至上山和东风井保安煤柱线，南北均未布置采面回采走向长1 090m，倾斜宽128m，采面煤层倾角平均为20°，煤层厚平均为5.4m巷道掘进沿煤层走向和顶板施工，工字钢金属支架支护采面里段采煤方法为分层综采，采高2.2m左右，全部陷落法管理顶板（图2） 图1 1202x工作面平面示意图 图2 11090工作面平面示意图 2022年12月27日 12:20，1202x采面切眼里帮下机头以上7～11m范围内底板突水，标高-236.4m，最大突水量240m3/h，12h后衰减为227 m3/h28日15:30测得二灰水位开头以0.15m/d的速度下降，突水过程呈现出水量相对稳定的非稳定流状态29日0:00后相对稳定，15d后水量稳定在150 m3/h 202x年11月15日15:00，11090采面采空区侧底板有水涌出，水量为5～6 m3/h；18:00水量增大到150 m3/h，同时听到采面有响声，并伴有煤尘飞扬，14x架后底板鼓起0.4m，水伴着大量煤沿运输机和支架间人行道奔涌而下，最大突水量达435 m3/h，采面下出口封顶后的平均出水量为300 m3/h，采面突水点标高由-496.6m上升至-457.4m。

由于突水最较大，致使机巷最高点（-457.4m）以里共沉没巷道508m，最高点以外自流850m30d后，水量稳定在168 m3/h，水温在38℃左右 总之，2次突水具有突发性、矿压显现明显、水量大且稳定、水温高等特征 2 突水缘由分析 2.1 水文地质条件 已15-17－1202x采面煤层直接底板为黑色的砂泥岩互层，厚2.14m老底为细砂岩，厚7.71m采面区段岩层平均倾角为28°，掘进过程中揭露断层28条，走向大致为NE，最大落差10m（图3）11090采面直接底为砂质泥岩，厚1.8～3.25m；老底为细砂岩，厚6.9m采面在掘进期间共揭露大小断层17条，影响走向长398m，断层组的2条主要断层间距23m，对采面影响较大（图4）两采面下部为晚石炭世上古生界石炭系太原群上部灰岩段1～7层和寒武系（表1） 表1 煤层与底板地层状况表古生界二叠系已煤段已15-17煤厚10.6m裂缝承压水砂泥岩厚8.1m石炭系上部灰岩段一灰岩厚10m岩溶水二灰岩厚8.0m三灰岩厚7.8m砂泥岩段砂泥岩厚16.6m下部灰岩段四灰岩厚7m五至七灰岩厚7.4m铝土岩厚8.2m寒武系灰色白云质灰岩 图3 1202x采面水文地质单元示意图 图4 11090采面水文地质单元示意图 已15-17－1202x采面处于正断层F2（∠63°，H＝47m）、F6（∠77°,H=52m）之间，风巷上部有正断层 F3（∠65°，H=11m）、F4（∠58°，H=18m）（图3）。

11090采面南北方向以襄郏一号正断层和灵武山向斜为骨干构成边界东西方向以11090逆断层带和沟李封断层为边界沟李封断层和襄郏一号正断层交汇处应力集中，裂隙也相对发育，和富水带共同构成了突水的富水区和迳流带（图4）两采面均为相对独立的水文地质单元，静储量丰富，富含承压水 2.2 充水水源分析 石炭系一灰岩是泥灰岩，二灰岩是两采面突水的直接富含水层；三灰岩的富水性最差；四至七灰岩含水层单位涌水量为0.075～0.019L/(s·m)，四灰岩不发育，富水性差，六灰岩和七灰岩局部富含水，五灰岩富含水；二灰岩和五至七灰岩存在水力联系寒武系白云质灰岩单位涌水量为0.226L/(s·m)，在石炭系110m以下，岩溶较发育 2个采面突水水量大且较为稳定，水压高，说明有丰富的补给水源，呈现出承压水的一般规律据突水水质分析结果知，2次突水水源不是顶板或第四系水，而是灰岩含水层水两采区恒温带在地表以下25～30m四周，温度为17.2℃，地温梯度为3.2～3.5℃/hm 1202x采面突水温度为22℃，出水点距地面高-300m左右，估计水温为24℃，与二灰水水位基本相符，突水后二灰水水位始终下降也说明白突水水源主要是二灰水。

地质勘探表明，在没有大量疏水的状况下，1202x采面下的二灰水水位下降了150m以上，说明该面二灰水的补给条件差，以消耗储量为主二灰水水头高度为210m，由于该面回采时最大突水量达2403/h，至采面回采结束底板二灰水的涌水量尚有30m3/h，表明二灰岩有肯定的富水性和渗透性，在有足够排水力量的状况下，不会影响平安生产（图5） 图5 突水水量、水温、二灰岩水动态曲线示意图 11090采面突水之初水温为30℃，4d后稳定在38℃左右11090采面突水处标高为-498m，估计该处水温为35℃，而实际水温为38 。