...县北中深部4号煤层厚度变化原因分析
李奎水
摘 要：离层水害是一种罕见的危害性，其危害十分严重。在煤矿开采过程中，要根据煤矿的实际情况，对煤矿顶板离层水害产生的原因进行分析，并且要依据分析结果，制定相应防治方法，确保类似条件面开采的合理性与安全性。
关键词：煤矿顶板；水害成因；防治方法
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.080
长城三号井田属内蒙古自治区鄂尔多斯上海庙煤田西部芒哈图勘查区；井田位于内蒙古自治区鄂托克前旗西约56km处，西南距銀川市40km，距离新上海庙镇23km。煤矿在开采过程中面临许多灾害，顶板离层水害是其中较为严重的一种，因此加强对离层水害的分析。
1 水害的形成原因
1.1 相邻矿区地质水文特征因素
长城一号：2007年12月投产，斜井开拓方式。已开采3煤、9煤，采用综采采煤工艺，全部跨落法顶板管理，2008～2012年矿井统计涌水量最大435m3/h，最小109m3/h，年平均132～215 m3/h。
长城二号：2008年1月由新汶矿业集团收购接管，采用斜井开拓，在建井过程中遇水较大，井筒施工工期拖延一年半。矿井于2009年10月矿井建成并试生产。开采山西组1、3、5煤层和太原组9煤层。矿井生产主要充水含水层为山西组和太原组煤层顶底板砂岩，以静储存量为主。矿井合计涌水量最大350m3/h，最小230m3/h，正常情况下涌水量在240～250m3/h之间，主要水害有新近系砾岩水、煤层顶板砂岩水及老空积水。对分析临近矿井用水量的具体来源进行分析，在对该矿井进行开采后，采空区积水及煤层顶板含水层含水。
1.2 地层及构造因素
（1）层状裂隙充水。矿区的岩石成岩初期，成岩时间段，岩石上会出现一定的裂隙，并且形成的层状将会存在于不同岩性的改变中，这将会为存储地下水提供便利的条件。通过观测可以发现裂隙的发育在实际中会呈现出不均匀的特性，并且不同地段的涌水量和透水性也会存在一定差异，通过巷道对含水层进行接露时，会存在较大的涌水量[1]。
（2）构造裂隙充水。构造裂隙包括断层破碎带、岩层褶皱、节理裂隙等多种，这些裂隙都是富集带的导水通道。因此，构造裂隙带充水对矿床开采和井巷工程常造成一定威胁。
长城三号井田整体形态为向东倾斜的单斜构造，西高东低，地层倾角变化不大， 双井梁逆断层以西约为5～24?，双井梁逆断层以东约为5～19?。区内存在4个背斜和3条区域断层，其中双井梁逆断层、架子梁逆断层和西部的黑梁逆断层把全区分割成叠瓦状的三片区域，断层东盘上升。受区内构造运动时场应力的牵引作用，在各条逆断层附近形成局部的背斜构造。
（3）开采造成的裂隙充水。由于煤层开采后将引起上方岩层冒落所形成的冒落带及导水裂隙带，一旦延伸到上部含水层或剥蚀面时，将使各含水层间发生水力联系[2]。特别是上部煤层开采后，必然导致矿区原有地下水流场发生改变而形成新的开采条件下的地下水流场。因此，各煤层在开采时产生的裂隙通道是矿床充水的主要因素。
经对5煤和9煤开采后顶板冒落带及导水裂隙带高度计算，5、9煤层导水裂隙带（包括冒落带）最大高度远小于上覆基岩厚度，5煤层导水裂隙带最大高度仅切入到石盒子组底部，故5煤层充水以山西组砂岩裂隙水为主，石盒子组砂岩裂隙含水层次之。9煤层导水裂隙带最大高度切入到山西组上部，其充水主要为太原组、山西组砂岩裂隙含水层，上覆石盒子组、新近系及第四系含水层对9煤层充水影响较小。但由于本井田东部、西部各发育一条较大的断层，并伴生有次一级的小断层，因此容易引发顶板离层水害。
2 顶板离层水害的防治措施
顶板离层水害对煤矿的安全开采会造成较为严重的影响，在具体开采过程中，要想确保开采的合理性，就必要做好对顶板离层水害的防治，在具体防治过程中，应当从以下几个方面入手：
（1）在现有井检孔成果与勘探资料的基础上，针对矿井水文的地质情况进行进一步的分析与探讨，对各个含水层的水文进行详细检查， 获取可靠的数据支持，同时还要查明单位涌水量等各项基本地质参数内容。对于矿区内，条件模糊的区域，应当依据具体情况，做好相应的水文地质补充勘探设计。
（2）严格的依据《煤矿防治水规定》中的具体要求，构建防治基础台帐，并且要依据具体情况做好相应的完善工作，同时，要仔细整理、收集信息，利用计算机数据库对收集到的信息进行管理，并且要对收集到的信息进行长期保存，以便日后使用。
（3）建井期间内，对与矿井相关的水文地质资料进行详细的收集、整理、分析，从而为建井后，移交生产，提供相应的基础资料，实现水害的合理防治。同时，还应当构建健全的水害防治岗位责任制、水害预测预报等制度，实现对水害的全面防治，降低水害的发生的发生几率[3]。
（4）矿井要依据水害的实际情况，配备专业的治水技术人员，在工作开展期间，要配备放水设备，构建专门探防水作业队伍，确保治水工作的顺利进行。此外，在井巷工程进入到二期工程前，需要针对工程的具体情况，构建与工程相符的永久排水设施，并且要合理的将其投入到生产使用中，要确保其完好性，同时要具有良好的排水能力，确保其性能足够优秀。
（5）建设矿井过程中，各个单项工程在具体作业中都要具有明确、符合工程的防治水措施，并且要组织作业人员学习。
（6）井下作业过程中，要技术队施工范围内封闭钻口进行检查，如果在检查过程中，发现封闭质量存在问题，为了避免安全事故的发生，应重新封孔。在掘进过程中，在工作要配备探放水设备，设备的数量和性能需要满足施工需求。
（7）矿井在实际生产中必须坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原则，采取综合防治水措施，防止水害事故的发生。
3 结束语
顶板离层水害虽然是一种罕见的水害形式，但是由于其具有危害大、发生突然等特点，因此必须加强对其的分析与探讨。针对顶板离层水害的成因进行分析，综合制定防治措施。
参考文献：
[1]王经明，喻道慧.煤层顶板次生离层水害成因的模拟研究[J]. 岩土工程学报，2010（02）：231-236.endprint
