突水系数计算公式适用条件的探讨.pdf
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1、2023年第3 期江西煤炭科技111.地测防治水技术突水系数计算公式适用条件的探讨邓治国,姚荣胜,张娟娟(山西地宝能源有限公司,山西太原0 3 0 0 45)摘要:本文分别利用突水系数法、水头压力值法和隔水层阻水性能评价方法,对大佛寺煤矿三采区9+10 号煤层带压开采进行安全评价,得出完全不同的两种结果。其中利用突水系数和水头压力值法评价,三采区属于带压开采安全区;而利用隔水层阻水性能法评价,则三采区属于带压开采危险区。由此认为突水系数法有一定的适用条件,当有效阻水带厚度承担不了该范围的承压性时,采用突水系数法进行奥灰水带压安全性评价将失去其有效性。关键词:煤层带压开采;奥灰水;突水系数法;隔
2、水层阻水性能;适用条件中图分类号:TD745+.2Abstract:The paper makes a safety evaluation of mining under safe water pressure of aquifer in No.9 and 10 coal seam of No.3mining area of Dafosi Colliery through water inrush coefficient method,water head pressure value method and water resistanceproperty of aquiclude metho
3、d,in which it is concluded that No.3 mining area belongs to safe zone by water inrush coefficient andwater head pressure value evaluation while dangerous zone by water resistance property of aquiclude evaluation,determiningwater inrush coefficient method has certain applicable conditions,but loses i
4、ts effectiveness in Ordovician limestone water safetyevaluation when the effective thickness of water resistance cant bear the pressure within the range.Key words:mining under safe water pressure of aquifer;Ordovician limestone water;water inrush coefficient method;waterresistance property of aquicl
5、ude;applicable conditions根据国家煤矿安全监察局制定,煤炭工业出版社2 0 18 年6 月发行的煤矿防治水细则中附录五,提出了用突水系数计算公式对奥灰水带压开采进行评价的方法,但未对该公式适用条件进行说明。本文以山西介休大佛寺煤矿三采区9+10号煤层带压开采评价中存在的问题,对防治水细则附录五中的突水系数计算公式应用于奥灰水带压开采评价的适用条件进行探讨。1奥灰含水层富水特征及煤层底板隔水性大佛寺煤矿位于介休市西南直距约12 km处的义棠镇田村一带。矿井采用斜井开拓方式,采用单水平开拓,全井田开采9+10 号煤层,全井田共划分为三个采区。未来将规划开采三采区9+10 号
6、煤层。1.1奥灰含水层富水特征(1)岩性特征奥陶系中统峰峰组Of:钻孔揭露该组地层最文献标识码:ADiscussion on Applicable Conditions of Calculation Formula of Water Inrush CoefficientDeng Zhiguo,Yao Rongsheng,Zhang Juanjuan(Shanxi Dibao Energy Co.,Ltd.,Taiyuan,Shanxi 030045)(2)抽水试验根据补1、补2 号钻孔抽水试验成果资料如表1所示,峰峰组岩溶裂隙含水层为富水性中等含水层,上马家沟组岩溶裂隙含水层为富水性强含水层表
7、1钻孔抽水试验参数抽水单位涌水量渗透系数孔号水质类型层位q(1/sm)Of0.219补1O.f+O2sOf补2O.f+02s文章编号:10 0 6-2 57 2(2 0 2 3)0 3-0 111-0 4大厚度12 9.40 m,岩性上部深灰色、厚层状石灰岩,性脆,质纯,致密坚硬,岩溶裂隙发育,方解石脉充填;下部灰黄色角砾状泥灰岩,夹石膏层。奥陶系中统上马家沟组O2s:钻孔揭露该组地层最大厚度19 0.0 0 m,岩性为灰色、灰黑色,见有豹皮灰岩,质纯、节理发育、方解石脉充填,岩溶较发育。质量K(m/d)评定0.271SO-NaCa合格1.9470.972 7SO.-CaNa0.001 90.
8、000 90.14371.1521SO-NaCa0.169 01.296 8SO-NaCa合格112.(3)奥灰水位根据邻矿水井资料及补1、补2 号水文孔资料,推测三采区奥灰水水位为+52 8+52 6 m。岩溶地下水流场的基本形态是井田内自西北向东南方向径流。根据钻孔及井下揭露资料9+10 号煤层赋存底板标高为+53 0+42 0 m,三采区9+10 煤层大部分范围底板标高低于奥灰水水位标高,属大部分带压开采煤层。1.2煤层底板隔水层特征02顶至10 号硬岩厚度钻孔煤底距离/m补122.30补229.05大3-417.61大3-525.49大4-327.72大4-428.16大5-322.3
9、0大5-528.16内插点22.30平均24.79(2)隔水层厚度特征根据最新施工的补1水文孔、大5-5、大4-4、大5-3 及煤层最低点隔水层厚度资料可知,9+10号煤层底板到奥灰界面的隔水层厚度为2 2.3 0 28.16 m,平均 2 4.6 4 m。2回采工作面奥灰带压评价本文分别采用煤矿防治水细则附录四和附录五中的突水系数法和安全水头压力值法,分别对三采区9+10 煤层回采底板奥灰水带压开采进行评价。2.1突水系数法根据煤矿防治水细则附录五,突水系数法进行评价见式(1):(1)M式中:T为突水系数,MPa/m;P为煤层底板隔水层的水头压力,MPa;M为底板隔水层厚度,m。突水系数小于
10、0.0 6 MPa/m时,奥灰水带压开采范围属带压安全区;突水系数介于0.10 MPa/m和0.0 6 MPa/m之间,奥灰水带压开采范围属带江西煤炭科技(1)岩性特征根据井田补1、补2 号水文孔及井田内外揭露峰峰组钻孔资料,井田范围内9+10 号煤层与奥陶系中统峰峰组顶之间隔水层主要为本溪组中一套泥岩、粘土岩为主夹砂岩、灰岩和铁铝岩地层,厚度3.2 512.3 3 m,平均8.3 2 m,隔水性能好。井田内的硬岩一般为砂岩、石灰岩等,软岩为泥岩、砂质泥岩及铝质泥岩等。煤层至奥灰顶面岩性组合情况如表2 所示。表2 9+10 号煤层至奥灰顶面岩性组合硬岩比例软岩厚度/m/%1.306%4.401
11、5%2.3013%1.506%3.1011%4.7017%2.9013%4.2015%3.0512%2023年第3 期软岩比例备注/m/%21.0094%24.6585%15.3187%23.9994%24.6289%23.4683%19.4087%23.9085%22.0488%压相对安全区;突水系数大于0.10 MPa/m时,奥灰水带压开采范围属带压危险区。P值确定方法为利用三采区及周边奥灰水文孔推测出奥灰水水位等值线,利用线性插值方法计算各钻孔奥灰水水压值。M值确定方法为利用三采区及周边带压压区钻孔揭露的煤层底板隔水层厚度数值。将各参数代入式(1),求出三采区带压区的9+10号煤层突水系
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