淮北矿区桃园煤矿Ⅱ6采区疑似陷落柱探查与治理研究.docVIP

淮北矿区桃园煤矿Ⅱ6采区疑似陷落柱探查与治理研究 　　[摘 要]通过分析研究、钻探探查，揭露或确认桃园矿Ⅱ6采区疑似陷落柱的范围、发育高度等空间形态，进行了针对性的注浆治理，确保了疑似陷落柱的防控，为今后类似探查与治理积累了经验。 　　[关键词]疑似陷落柱；探查；治理研究 　　中图分类号：{X829} 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0322-01 　　一、概述 　　陷落柱地质构造是由地下水不断冲刷、溶蚀形成洞穴导致覆盖在上部的地层陷落而形成，是煤田开采中常见的一种地质体。在华北石炭二叠纪煤系地层中广为分布，如山西煤田就多次揭露。大的陷落柱贯穿于岩溶发育的奥灰和煤系地层之间，即使陷落柱在天然条件下是不导水的，但由于开采活动对其导水性能的改造，陷落柱往往成为奥灰与煤系地层之间联系的通道，井巷或采煤工作面一旦接近或揭露陷落柱，则可能产生突水。奥灰水量一般较大，易引发水灾。2013年桃园煤矿“2.3”突水事故就是该类型地质灾害。该矿现正在Ⅱ6采区掘进施工，其中西部存在着疑似陷落柱，因此对其探查与治理研究十分必要。 　　二、Ⅱ6采区与周边地质及水文地质 　　Ⅱ6采区位于矿井北部第二水平，上部与北八采区相邻，南、北边界分别为F4、F1断层，采区上限标高-520m或为北部井工广煤柱线，下限标高-800m，南北走向长3000m、东西倾向宽900m，面积约2.7Km2。地面位于北部井东北、宿州市经济开发区南侧。地层平均倾角25°，设计开采71、82和10煤层。总体为走向近南北、向东倾斜的单斜构造，仅在局部有小幅度的波状起伏。区域内地质构造简单，断层一般不发育。局部可能发育岩浆岩，可能侵入于中部煤组及10煤组。在生产过程中已发现数个岩溶陷落柱，分布规律不清，突水量差别大，其一旦揭露或确认对安全开采布局影响大。地表水体对整个矿井充水皆无影响。采区各主采煤层顶底板砂岩裂隙含水层（段）是直接充水含水层，富水性较弱。四含是矿井充水的间接充水含水层，是浅部煤层开采时矿井充水的重要补给水源，富水性弱。太灰和奥灰岩溶裂隙含水层具水压高、来势猛、水量大的特征，是安全生产的重要隐患。该矿以裂隙含水层充水为主，水文地质条件复杂。目前一、二水平联合开采，正常涌水量为541m3/h，最大933m3/h。Ⅱ6采区轨道下山正在掘进且与北侧D1疑似陷落柱最小距离160m左右，处于陷落柱发育层段，掘进方向与该陷落柱长轴轴向平行，受其影响距离较长。从前期勘探资料分析D1疑似陷落柱有向轨道下山方向偏移的趋势，巷道施工安全难以得到保障。 　　三、疑似陷落柱探查 　　1）矿井陷落柱探查或揭露情况。2000年10月，北四采区1041轨道巷掘进过程中，实际揭露1个陷落柱。巷道揭露长度15m，涌水量1m3/h。经探测，该陷落柱直径57m，发育上至8煤底板，堆积物岩性差别大，多为10煤以上地层岩石，棱角分明，深部水沿异常体两边有向上升趋势。2006年6～11月，中国矿业大学对二水平二采区进行了三维地震勘探，在北翼皮带大巷04-4孔附近发现1个直径大于80m的疑似陷落柱。2007年3月～2008年6月，安徽省煤田地质局物探队对北八采区进行三维地震勘探，在2-2-4孔北部发现1个疑似陷落柱，在Ⅱ6采区中部偏北控制该疑似陷落柱，平面上呈不规则椭圆型。在10煤层中长轴300m，轴向NE，短轴180m，顶界在3～5煤之间。2011年中国煤炭地质总局物探研究院进行的三维地震精细解释，进一步控制该疑似陷落柱发育高度距新生界底界35～40m，在煤层中陷落柱异常边界呈椭圆状，长轴发育方向基本为NE向。其中：在10煤层中，陷落柱异常长轴约314m，短轴长约194m，面积约0.044km2；为中等富水性的含水陷落柱；在8煤层中，陷落柱异常长轴约254m，短轴长约184m，面积约0.031km2。2）地面钻孔探查情况。该采区现有钻孔18个，总体上对煤层及构造的控制程度较低，另外位于该采区中部的轨道下山布置在10煤顶30m左右。井田精查勘探期间施工的2-2-4孔位于疑似陷落柱边缘，孔深697.58m、终孔层位10煤下。揭露松散层厚度278.40m；揭露的32、52、61、71、72、82、10煤层厚度、层间距和地层产状与相邻钻孔对比基本正常且无断层存在，未揭露陷落柱。2012年针对该疑似陷落柱施工2个煤田探查孔，两孔均终孔于太原组一灰，其中2012-8孔局部岩芯破碎，孔深460.78m冲洗液有明显漏失现象，但无明显陷落柱特征；2012-3孔自基岩界面下100m至终孔，岩芯破碎、冲洗液漏失严重，局部全漏，孔深704.26m。根据两孔揭露煤岩层深度、厚度及地层层序，结合周边钻孔分析，钻探控制区域地层层序基本正常，认为2012-3钻孔可能位于陷落柱边缘。3）疑似陷落柱