浅析采矿工程对水文地质的影响_水文地质条件对隧道的影响

时间：2019-01-21 03:42:05　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：采矿工程通常影响其所在地区的水文条件。反过来，矿区水文条件照例又影响矿山的开发方式及其生产的经济效果。　　关键词：采矿工程；可行性；水文地质；防治方法
　　中图分类号：TD853.3 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2010）029(C)-0097-02
　　
　　一、对采矿工程进行可行性评价
　　为了确定矿山工程的可行性，必须对潜在的水问题作出总的估价。可行性研究中的地下水问题，包括对能否出现过多的涌水、过高的水压引起不稳定或对环境的严重响等问题的评价。可行性研究中的地表水问题，包括对供水、蓄水、洪水、河流改道以及与上述诸项有关问题的考察。最好在工程的早期勘探阶段和环境评价就取得可行性研究的野外资料，以便最大限度地减少调查费用。分析方法可以简单一些，所得结果只需达到粗略的估算就可以了。环境原始资料确定工程的可行性之后，一般须评价未受扰动时的状态。这项工作一般包括加强可行性评价中所进行的仪表监测工作地表水和地下水两个方面。通常，在这个评价时期可以建立一个总的原理水文模型。
　　二、采矿工程对矿井水文的影响
　　采矿对矿井水文地质条件的有理影响主要体现在：采矿活动引起第四系下组下段水位大幅度下降，有利于厚薄煤层提高开采上限，解放了原先防水煤柱压滞的煤炭；采矿活动使煤顶板砂岩水基本处于疏干状态，开采过程中基本不存在水害；采矿活动引起十灰、十四灰水位大幅度下降，减少采矿工作面的涌水量及承压含水层的水压，减少了重特大突水事故发生的可能性。另一方面，采矿对矿井水文地质条件的不利影响有：采动活动引起第四系“三含”含水层水位大幅度下降。井壁受到垂向的压力，造成井壁破裂；大面积采矿造成采空区积水，给生产造成潜在的威胁；采矿将原先的不导水断层激活成为导水断层，从而引发突水事故的发生。对策是加强地下水水位动态监测，为水害防治提供可靠的依据；加强采空区积水的分析排查。
　　三、影响因素分析
　　1、地质构造因素对煤层顶板突水的影响
　　由于煤层顶底板岩性和赋存条件等因素的关系，这个矿开采的主要充水水源为煤顶、底板砂岩水和侏罗系蒙阴组砂岩（红层）水，对生产和安全造成重大影响的突水水源为煤层顶板水。工作面是否会发生突水，关键在于其顶板冒裂带高度内是否有水体存在，而水体的存在又依赖于良好的裂隙含水空间和汇水条件，影响这二项因素的是褶皱和断裂等地质构造。因此，地质构造因素和煤顶板突水有着直接的关系。
　　2、层间滑动构造与导水的关系
　　煤矿开展层间滑动构造的发现及其对生产影响的研究，从理论和实践上揭示了过去长期使人困惑不解的一种地质现象，对今后矿井地质和防治水作用具有重要的启示和指导作用。层间滑动构造是指岩层在重力和地质应力作用下，沿某些岩层界面或层理棉发生滑动的地质构造。其对生产的影响表现为：层间滑动所造成的“沉顶”、“二合顶”及煤刺、煤脉、煤包等改变了煤层的厚度，破坏了煤层的结构及顶板的完整性；由于层间滑动常常使煤层变薄、加厚或形成无煤带，给回采带来了困难；由于层间的滑动的发生，滑面附件的煤色泽暗淡，性脆易碎，由滑面向外依次出现粉煤、碎粒煤和碎裂煤等构造煤，降低了煤质，影响了经济效益，因此在矿井防治水工作中要滑动构造作为导水的一个重要因素考虑。
　　3、断层活化对煤层顶板突水的影响
　　煤层顶板与其顶部侏罗纪红层的间距为60―220m。回采过程中多数工作面未发生红层突水或水量较小；但工作面却发生了红层突水，而且水量比较大。分析认为是采动的影响使工作面内的断层活化，增大了冒落带的高度，从而导通红层含水层所致，并且据此提出了防治红层突水的方法。此项研究指出：根据该矿的实践，在工作面上方冒裂带附件有红层含水层分布时，断层的活化影响能否导致红层突水，主要取决：（1）当工作面推进方向和断层走向一致时，由于采动后断层两盘覆岩移动相对均衡，受采动影响的断层活化高度较小，不易发生红层突水；当工作面推进方向和断层走向垂直或近于垂时，由于采动后断层两盘覆岩移动相对不均衡，受采动影响的断层活化高度较大。则易于发生红层突水。（2）在断层走向与工作面走向垂直或近于垂直时，当工作面推进方向与断层倾向一致时，工作面推过断层后，覆岩运动作用在断层面上的力是先拉后压，不易发生红层突水或突水后涌水通道易于堵塞、封闭，使涌水量衰减；当工作面推进方向和断层移动方向相反时，由于断层面上受覆岩移动影响的作用力是先压后拉，易于形成局部导水通道。导致红层突水，且导水通道不易堵塞、封闭，涌水量不致衰减或衰减较慢。（3）断层与工作面位置相同时，正断层比逆断层、倾角大的断层比倾角小的断层、切穿整个工作面的断层比未切穿工作面的断层、落差大的断层比落差小的断层对突水影响大。（4）靠近停采线或离切眼远的断层比距切眼近的断层受采动影响的活化程度大，易发生红层突水。回采工作面应尽可能平行断层走向布置，当工作面走向与断层走向一致时，工作面应尽可能与断层倾向一致。
　　四、防治方法
　　1、切眼的开口及分斜坡的开口
　　在较多的采煤工作面施工中。切眼的开口未沿煤层的正倾斜方向设计或者沿正倾斜方向的设计的长度不够。分斜坡的开口方向沿煤层的正倾斜方向而不是垂直主斜坡按照形成锐角三角带与钝角j角带的关系。以上设计施工切眼的三角带煤柱容易跨帮所以只有施T切眼方向时必须保证切眼沿煤层的正倾斜方向并且有足够的长度。分斜坡开15方向必须垂直于主斜坡方向只有这样才能保住i角带的煤柱。确保在压力集中带不产生垮帮。
　　2、急倾斜煤层的主斜坡坡度偏小
　　急倾斜煤层主斜坡施T沿煤层的伪斜方向施工，利用塘瓷溜槽溜煤在施工中，往往坡度只设计为22°左右在回采时，采用中深孔采煤法，采空区实行无支护形式，当主斜坡坡度不能使煤炭自溜时。因此在施工时主斜坡的坡度必须设计为23°以上，确保爆落下来的煤炭能自溜。
　　3、伪倾斜推采的超前开采距离的确定
　　倾斜煤层利用短壁推采时，由于煤层倾角较大，推采的煤壁未能是煤层的正倾斜方向，而必须是煤层的伪倾斜方向，但伪斜超过一定的距离，就形成压采，这是在开采中绝不允许，采取压采，采空区顶板跨落的矸石全部垮落到回采煤壁，施工人员工作空间全在回采的煤壁。造成了重大安全事故，根据开采顶板管理办法，在倾斜煤层实行短壁推采时，上部超前开采距离不得大于回采的最大控顶距，才能确保安全生产。
　　4、反跟头的小眼双向施工
　　巷道布置在煤层的底板，利用反眼见煤的采煤工作面，在开采时实行反眼头双向施工，使反眼头的煤柱受到多次放炮震动，空顶面积较大，容易产生垮帮，不易维护。在本区段回采结束时往往都保不住煤柱，当下区段的回采会产生窜矸，无法形成正规开采。给通风及回采带来相当不利的因素因此在反眼头只能实行单向施工，才能留住反眼头煤柱，为下区段的回采正规推采创造安全技术条件。
　　作者单位：吉安市安全生产监察支队
　　参考文献：
　　[1]云庆夏,卢少华.优化地下采矿方法结构的遗传规划.化工矿物与加工,2001(2).
　　[2]付民强,马庆福.地质构造因素与3煤顶板突水的关系.2006(增).
　　[3]邵士谱,张玉华,牛磊.流量测井法测定砂砾层的渗透系数.2006(1).
　　[4]张崇良,茹卫平,姜培良.北宿煤矿各含水层水化学特征分析.2005.

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