侏罗系煤层工作面顶板涌水技术探析摘要：矿井涌水量的准确预测是矿井防治水工作的基础和依据，针对跃进煤矿2-1煤开采时的顶板水害问题，利用水文地质比拟法和解析法预测顶板砂砾岩的正常涌水量和最大涌水量，为水害的防治提供了可借鉴的技术保障，同时为其他类似水文地质条件的采区工作面的涌水量预测提供科学依据。关键词：涌水量；比拟法；解析法DOI：10.16640/jki.37-1222/t.2016.05.0600引言河南大有能源跃进煤矿目前主要在23采区和25采区生产，主采煤层为侏罗系2-1煤和2-3煤，最大开采深度大于900m，自2001年以来，频繁发生了顶板砂岩的突水事故，随着开采深度的增大，面临着越来越严重的顶板砂岩裂隙水水害威胁问题，以跃进矿25110工作面为典型，利用地质和水文地质资料分析工作面顶板水的突水特征，估算涌水量[1-3]，为工作面排水方案的制定提供了有力的科学保证。1工作面概况跃进煤矿25采区主采2-1煤层，其顶板发育有大面积巨厚的侏罗系上、中统砂砾岩孔隙裂隙含水层，尽管接受浅部含水层和大气降水补给微弱，加之岩性结构致密整体上属弱含水层，但在局部构造裂隙发育地带存在富水条带，并且由---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---于含水层储水空间较大，地下水静储量较丰富，生产过程中，当采动裂隙带沟通富水条带时，就会发生顶板滴淋水。25110工作面位于跃进煤矿25采区东翼，采用综放工艺，与之相邻且地质和水文地质条件相似的25080、25090工作面，在回采过程中均发生顶板砂砾岩裂隙水（以下简称顶板水）突水现象，其中25080和25090工作面总涌水量分别为260万m3和8.8万m3，25080工作面曾因顶板突水而被迫停产，因此顶板水对矿井的安全生产威胁巨大。25110工作面在地面瞬变电磁勘探时，已探测有4个富水异常区[4]，顶板水严重影响和威胁矿井的安全生产。2影响涌水量的主要因素分析2.1顶板冒裂带高度估算跃进矿井2-1煤层直接顶板为泥岩，但是上覆老顶岩层属于细纱岩和砂砾岩，抗压强度高，顶板采用全陷落法管理。因此选用煤层覆岩为坚硬岩层类型公式进行计算顶板冒裂带高度：25110工作面煤层厚度约11m，计算表明，采动冒裂带高度为81.3m，回采后将影响到上覆中侏罗系砂砾岩段含水层，预计采动过程中煤层顶板85m范围内的含水层中赋存水都将随着工作面的开采而涌入矿井。2.2充水水源分析排除了大气降水、地表水和底板水后，经过系统分析认为其突水水源有两种：一是周边的老空水，主要是指东邻常村矿老空水；另一是顶板含水层水。根据收集及专门检测的水质资料并经系统分析，确定常村矿老空水的水质类型或为HCO3·SO4-Na·Mg型或为SO4·CL-Mg型，而跃进矿工作面突水的水质类型为HCO3-Na型，由此基本排除周边老空水的影响，又根据水文地质钻孔中所取的侏罗系中统砂砾岩含水层水样的水质化验资料，发现工作面涌水的水质类型与顶板含水层的相一致，所以可以确定顶板水害源自煤层老顶的砂砾岩层裂隙水。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---据顶板冒裂带发育高度的预测及充水水源分析[5]，工作面顶板涌水水源应为顶板砂砾岩含水层，因此顶板涌水量仅为顶板砂砾岩含水层的涌水。3工作面涌水量预测过程3.1水文地质比拟法根据25090工作面水文地质参数的矿井涌水量，通过相似比拟关系，近似地推算20110的涌水量。25090工作面煤层顶板砂砾岩含水层存在富水条带，且发生了较大的突水，因此可以依据砂砾岩富水区的面积预测工作面的涌水量。水文地质比拟法预测工作面正常涌水量的公式为：Q0——已知的工作面正常涌水量，m3/h；F——工作面富水区面积，m2；F0——已知的工作面富水区面积，m2。25090工作面富水区面积约为32040m2、正常涌水量60m3/h，25110工作面富水区面积约为73870m2，将有关参数代入计算公式，可得25110工作面的正常涌水量为138.33m3/h。3.2解析法（1）数学模型的建立。根据水文地质勘探资料，将原含水层概化为理想的均质、等厚含水层。同时将矿井工作面概化为一个理想的“圆形大井”。据邻区3402钻孔抽水试验资料：q=0.0056L/s·m，K=0.0312m/d，水位标高+439.69m，属弱富水含水层。...