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1、平顶山十三矿突水特征与原因分析 矿井突水是威胁煤矿安全生产的重要灾害之一。对突水机理及突水危险性评价和预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座设计能力80万t/a的大型矿井,矿井水文地质条件复杂，在生产过程中出现了次较大的突水事故。井田煤系地层属于石炭二叠纪,二叠系已煤组的二煤（或已1-17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控制,形成一多边形的地垒型断块,由于煤田相对抬起,切断了与周围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
2、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次突水事件分布在已一和已二的2个采区。第一次突水发生在已15-710X采面,该采面位于一水平已二采区东翼第一区段，东至侯村保护煤柱线，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 8m,倾斜宽3m，采面煤层倾角平均为26，煤层厚平均为.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）。第二次突水发生在已15-190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，
3、倾斜宽128,采面煤层倾角平均为2,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 102X工作面平面示意图 图21109工作面平面示意图 199年月27日 12：0,1202X采面切眼里帮下机头以上711范围内底板突水，标高-2364m，最大突水量2403h，2后衰减为227m3/h。2日15:30测得二灰水位开始以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。2日0:0后相对稳定,15d后水量稳定在1 3/h。 2X年1月5日15:,1090采面采空区侧底板有水涌
4、出，水量为6 3/h；18:0水量增大到5m/h，同时听到采面有响声,并伴有煤尘飞扬，14#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5m3h,采面下出口封顶后的平均出水量为300h，采面突水点标高由46.6m上升至-45.4。由于突水最较大，致使机巷最高点(-7.4）以里共淹没巷道508m，最高点以外自流85m。3后,水量稳定在18m3/,水温在38左右。 总之，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 突水原因分析 21 水文地质条件 已-11202X采面煤层直接底板为黑色的砂泥岩互层,厚.14m。老底为细砂岩,厚77m。采面区段
5、岩层平均倾角为8,掘进过程中揭露断层8条，走向大致为E，最大落差10m（图3)。109采面直接底为砂质泥岩，厚1.m;老底为细砂岩,厚6m。采面在掘进期间共揭露大小断层1条，影响走向长39m，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层和寒武系(表1）。 表1 煤层与底板地层情况表古生界二叠系已煤段已15-7煤厚10.6m裂缝承压水砂泥岩厚81m石炭系上部灰岩段一灰岩厚10m岩溶水二灰岩厚.0三灰岩厚78m砂泥岩段砂泥岩厚16.m下部灰岩段四灰岩厚m五至七灰岩厚7.m铝土岩厚8.2m寒武系灰色白云质灰岩 图31202X采面水文地
6、质单元示意图 图 1100采面水文地质单元示意图 已15-171202X采面处于正断层F2(63,H=47m)、F（77,=52m)之间，风巷上部有正断层F3（65,H=1）、F4(,H18m)（图3）。100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1090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.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
7、0.0750019/(),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0226/(sm)，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53m附近，温度为17.2，地温梯度为323.5/hm。 122X采面突水温度为2，出水点距地面高30m左右，预计水温为24，与二灰水水位基本相符,突水后二灰水水位一直下降也说明了突水水源主要是二灰水。地质勘探表明,在没有大量疏水的情况下,1202X采面下的二灰水水位下降了10m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10m，由于该面回采时最大突水量达243/h，至采面回采结束底板二灰水的涌水量尚有3m3/h，表明二灰岩有一定的富水性和渗透性，在有足够排水能力的情况下，不会影响安全生产（图）。 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3,后稳定在3左右。1100采面突水处标高为-498，预计该处水温为3，而实际水温为38
