東灘礦43上08工作面突水分析

東灘井田位于兗洲向斜的中段近軸部，現(xiàn)開采的3煤屬二疊系山西組煤層，平均厚度5.4 m。3煤頂板以上有3煤頂板砂巖含水層、侏羅系上統(tǒng)蒙陰組砂巖含水層（簡稱“紅層”）和第四系孔隙含水層。3煤頂板砂巖水層厚7.53～41.72 m，中細(xì)砂巖為主，賦水性主要受構(gòu)造、裂隙和巖性等因素的控制。侏羅系“紅層”厚度大（150～794.86 m），巖性以紫紅色中、細(xì)砂巖及粉砂巖為主，賦水性不相同，在裂隙發(fā)育區(qū)可出現(xiàn)較大水量。在兗州礦區(qū)的其它井田如南屯、鮑店紅層是礦井的主要充水水源。第四系孔隙含水層厚度57.26～226.34 m，平均124.61 m，以黃褐、灰綠色砂質(zhì)粘土為主，富水性上下不一，上段較大，中段弱，下段弱到中。

1 綜放面突水過程

43上08綜放工作面位于井田西翼，東起4307工作面（未采），西臨4309采空區(qū)，南北走向長2 162.3 m，東西寬202.8 m，平均煤厚5.89 m，工作面底板標(biāo)高-616.5～-520.8 m。此面上C4向斜軸部發(fā)育有落差0.5～4.4 m的斷層7條，7月3日因設(shè)備原因停產(chǎn)時(shí)工作面已推進(jìn)2 075.1 m，距設(shè)計(jì)停產(chǎn)線82.2 m。7月4日因工作面停產(chǎn)頂板來壓，架子下沉，21時(shí)工作面30～40號架頂板出現(xiàn)淋水，涌水量6 m3/h，5日涌水量20 m3/h。7日增至310 m3/h，取水樣化驗(yàn)，水質(zhì)為SO4－Na型。8日水量出現(xiàn)第一次峰值450 m3/h，取水樣化驗(yàn)，水質(zhì)仍為SO4-Na型。之后水量開始減少，基本穩(wěn)定在60.0 m3/h左右。20日涌水量出現(xiàn)第二次峰值570 m3/h，以后逐漸減少，7月29日涌水量60.0 m3/h，8月6日涌水量降至23.0 m3/h，見圖1。至此突水最終得到控制。在7月7日至8月6日近一個(gè)月時(shí)間內(nèi)，工作面累計(jì)涌水量200 767 .5m3

2 突水分析

2.1 突水原因

1）突水點(diǎn)位于C4向斜軸附近，揭露落差為0.5～4.4 m的斷層7條，是較好的構(gòu)造裂隙富水區(qū)。這一點(diǎn)也為突水點(diǎn)上方的補(bǔ)29孔鉆探資料所證實(shí)。鉆探中曾在608.10～609.20 m深處（頂析砂巖層段內(nèi)）出現(xiàn)過沖洗液消耗量全漏的現(xiàn)象。但這還不能解釋570 m3/h的突水量。因3煤頂板砂巖水層厚度有限，水量以靜儲量為主。所以一般情況下，礦井突水若無其它水源介入時(shí)，水量不會太大。除非有其它水源的介入，向斜軸附近匯水條件良好，當(dāng)有足夠的補(bǔ)給水源時(shí)，就可能形成較大的突水量。

2）突水發(fā)生在工作面停采時(shí)，說明礦壓作用是突水的誘發(fā)因素。因?yàn)橥２蓵r(shí)，礦壓集中作用在支架上，支架受壓下沉，導(dǎo)致頂板變形、破裂、破壞。匯集裂隙水，造成頂板突水。隨著時(shí)間的延長，應(yīng)力的進(jìn)一步作用，致使導(dǎo)水裂隙帶的范圍和高度大大增加，在采空區(qū)內(nèi)老頂冒落的同時(shí)還可導(dǎo)致原有的斷層活化或發(fā)展延伸，溝通其它水源如紅層水或采空區(qū)水。

2.2 突水水源

1）條件分析：紅層厚度大，水量較豐富，在附近一些礦區(qū)（如鮑店、南屯）的開采過程中，常形成較大突水。但紅層在此處與3煤頂板砂巖的距離有107.0 m根據(jù)兗洲礦區(qū)綜采放頂煤實(shí)測采裂比最大為1:12推算，4308綜放面最大裂高為60.0 m，裂高至紅層仍有47 m距離，采動(dòng)裂隙穿過它的可能性較小。但不排除應(yīng)力長時(shí)間作用，斷層活化的導(dǎo)通。

2）水質(zhì)分析：在突水點(diǎn)共采集5個(gè)水樣，化驗(yàn)結(jié)果列于表1。水質(zhì)均為SO4-Na型。既不同于3煤頂板砂巖水（HCO3-Na、Ca型）也不同于J3紅層水，比較符合采空區(qū)水（SO4-Na型）的典型特征。由于煤層頂?shù)装寰鶠轫搸r和泥巖，巖石顆粒表面易吸附Na+，當(dāng)?shù)叵滤诓煽諈^(qū)內(nèi)富集時(shí)，水中的Ca2+與巖石顆粒表面的Na+會產(chǎn)生陽離子交替吸附作用，置換出來的Na+進(jìn)入了水中。由于采空區(qū)處于相對封閉的還原環(huán)境，使得水中Na+濃度逐漸累積，使原水的化學(xué)成分得到改變。形成采空區(qū)特有的SO4-Na型水。

3）水位分析：據(jù)4308工作面周圍10個(gè)地面長觀孔觀測資料第四系孔和紅層孔水位變動(dòng)不明顯；煤系砂巖孔水位降深較大，以致于無法測到。

4）水量分析：此次突水水量較大，最大570 m3/h。期間水量出現(xiàn)兩次峰值,但衰減較快。這與采空區(qū)突水水量特征相似。

綜上所述，43上08工作面突水水源來自空區(qū)。由于43上08工作面與西部4309采空區(qū)相連，故推斷水源來自4309采空區(qū)。

3 結(jié)語

1）43上08工作面的突水量構(gòu)造和礦壓共同作用的結(jié)果。構(gòu)造發(fā)育是產(chǎn)生突水的前提條件，而工作面停采導(dǎo)致礦壓加大，頂板變形，老頂冒落，產(chǎn)生影響范圍更大的冒裂區(qū)，從而將其它水源導(dǎo)入礦井。因此，開采過程中應(yīng)盡量保持工作面的穩(wěn)步推進(jìn)，避免停采發(fā)生。

2）突水水源來自4309采空區(qū)，SO4-Na型水質(zhì)和水量峰值在短期內(nèi)快速下降為直接證據(jù)；水位和條件分析對紅層水源的否定成為間接證據(jù)。