冀中能源梧桐庄矿底板突水原因与防治策略

"梧桐庄矿突水机理分析及治理对策" 峰峰集团梧桐庄矿，位于河北省邯郸市峰峰矿区，是一座年生产能力达到260万t/a的大型矿井，采用立井-单一水平开拓方式，开拓水平位于地下-470米。矿区面积广阔，地质储量丰富，但其煤炭开采面临着严峻的安全挑战，尤其是底板承压含水层带来的突水风险。自建井以来，梧桐庄矿已遭受多次底板突水事故，其中2014年的182306工作面突水事件造成了矿井被淹，凸显了对矿井突水机理深入理解和制定有效治理对策的紧迫性。 矿井的地质与水文地质条件复杂。地层主要包括下古生界的中奥陶统、上古生界的石炭系和二叠系，以及新生界的第三系和第四系。主要开采的煤层为二叠系山西组的大煤（2号煤），平均厚度约3.18米，埋藏深度在400至1150米之间。井田内的构造特征以高角度正断层为主，伴有褶皱构造，存在多条断层和陷落柱，这些地质结构增加了突水的可能性。 矿井的水文地质条件属于极复杂型，主要有两种对采煤构成威胁的含水层： 1) 野青灰岩含水层，位于大煤底层上方约44米，层厚不均，局部富水性强烈，钻孔测试的最大涌水量可达到3.4立方米/分钟。 2) 山伏青灰岩含水层，距离大煤底层一般75米，厚度约6至7米，同样为溶蚀裂隙含水层，同样具有局部强富水性，钻孔最大水量可达2.5立方米/分钟。 针对这些水文地质条件，突水机理分析主要涉及以下几个方面： a) 断层作用：高角度正断层的存在，可能导致地下水通道的形成，增加水体与开采煤层间的连通性，加剧突水风险。 b) 裂隙发育：溶蚀裂隙含水层的特性使得地下水易于流动，且局部富水性较强，一旦开采活动扰动这些含水层，可能导致水压失衡，引发突水。 c) 陷落柱影响：陷落柱是地层中的薄弱环节，可以成为地下水快速涌入开采区的通道，增加突水的可能性。 d) 地下水压力：随着开采深度的增加，底板水压力增大，当超过煤层的承载能力时，可能发生突水事故。 治理对策方面，可以考虑以下策略： 1) 预防性探测：利用地球物理探测技术，如电法、地震波法等，提前探查含水层和断层位置，避免在这些区域进行开采。 2) 工程隔离：通过设置防水闸门、注浆封堵等方式，构建物理屏障，阻止地下水进入开采区域。 3) 监测预警：建立地下水动态监测系统，实时监控地下水位变化，及时发现异常，启动应急预案。 4) 增强矿井排水能力：升级排水设施，确保在突水发生时能迅速排水，降低灾害影响。 5) 提升矿井应急响应能力：完善应急预案，定期进行应急演练，提高矿工应对突水事故的能力。 对梧桐庄矿的突水机理进行深入分析，并结合矿井实际情况制定相应的治理对策，是保障矿井安全生产的关键。通过科学合理的水文地质研究和工程措施，可以有效预防和控制矿井突水事故的发生。