小浪底水庫蓄水后對煤炭資源開發(fā)的影響

1、資源 利用小浪底水庫蓄水后對煤炭資源開發(fā)的影響王恩營(焦作工學院資源與環(huán)境工程系 焦作454000摘 要 小浪底水庫蓄水后, 抬高了區(qū)域地下水排泄基準面, 致使礦區(qū)地下水位高于開采煤層最低標高, 奧灰水成為開采一1煤礦井最重要的充水水源, 突水危險很大, 部分資源不能開采; 開采二4煤的礦井受水庫蓄水直接影響不大。關鍵詞 水庫 煤炭 水文地質(zhì) 安全中圖分類號 T D8 文獻標識碼 B 文章編號 1004-4051(2002 03-0040-03INFLUENC ES OF XIAOLANGDI RESERVIOR WATER STORAGEON MINING AC TIVITY OF ADJA

2、CENT C OAL MINEWang Enyjing(Jiaozuo Institute of T echnolog y, Jiaozuo 454000Abstract:After Xiaolang di Reservior has been filled w ith water, about 100million to n of coal reser ves in Jiyuan city area at t he nor thern bank of reservio r are immersed by water. T he influences of reservior water st

3、or ag e on safe mining of coal are discussed in details.Keywords:Reserv ior, Coal mining, Hydr ology, Safe operation小浪底水庫北岸濟源市境內(nèi)受淹沒影響的煤炭儲量約1億t, 主采煤層為一1煤和二4煤。最初研究認為, 小浪底水庫蓄水后, 將使該區(qū)地下水排泄基準面由+140145m 提高到+250275m, 在庫周一定范圍內(nèi), 部分低于水庫+275m 最高蓄水高程的煤層將受到水庫蓄水的影響, 不能開采, 但對距離庫區(qū)較遠的煤層能否安全開采未進一步論證。 圖1 新峰礦礦井涌水量 時間 庫

4、水位關系曲線1999年10月以來, 隨著庫區(qū)蓄水高程的不斷提高, 在濟源市下冶礦區(qū), 部分認為不受水庫蓄水影響的礦井相繼被淹, 且發(fā)生淹井的時間及突水量與水庫水位升高同步(圖1 。從歷史上來看, 在過去幾十年煤炭開采中, 歷來認為礦井水文地質(zhì)條件簡單, 礦井涌水量很小, 從未出現(xiàn)過礦井突水淹井事故, 礦區(qū)地下水位低于開采煤層最低標高, 少量的礦井水(主要是頂板淋水 從煤層底板斷裂(當?shù)厮追Q 地漏! 中排出。因此, 可以認為這些礦井突水淹井與水庫蓄水應當有密切的聯(lián)系。1 礦井充水水源的變化1 1 開采二4煤礦井充水水源的變化二4煤位于山西組(P 11 上部, 下距奧灰頂面8590m, 其間隔水層

5、厚度5060m 。小浪底水庫蓄水前, 地下水位低于煤層開采最低標高, 礦井充水水源主要是煤層頂板砂巖裂隙水以淋水形式進入礦井; 小浪底水庫蓄水后, 地下水位高于煤層開采2002113最低標高, 但由于縱向上有巨厚隔水層阻止, 斷裂構造連通性差, 因此, 砂巖裂隙水在空間上主要順層運動, 并以泉的形式散瀉于附近溝谷或地形低洼處, 除非遇到大的斷裂構造溝通與奧灰含水層的水力聯(lián)系, 奧灰水不會成為礦井的充水水源。構造研究表明, 二4煤中大型斷裂構造不發(fā)育, 因此, 水庫蓄水對煤礦生產(chǎn)影響不大。1 2 開采一1煤礦井充水水源的變化一1煤為太原組(C 3t 底部一復合煤層, 下距奧灰頂面4 714 7m

6、 。小浪底水庫蓄水前, 地下水位低于開采煤層最低標高, 礦井主要充水水源是煤層頂板太原組灰?guī)r巖溶水。太原組灰?guī)r厚度薄, 出露面積小, 巖溶不發(fā)育, 富水性差, 對礦井充水意義不大。小浪底水庫蓄水后, 抬高了區(qū)域地下水排泄基準面, 庫區(qū)水位高于礦區(qū)地下水位, 庫區(qū)水便成為礦區(qū)地下水特別是奧灰?guī)r溶水的重要補給來源之一, 隨著庫區(qū)水位的升高, 奧灰水位也將同步升高, 并最終形成新的、穩(wěn)定的地下水高程。奧陶系灰?guī)r厚度大、巖溶、裂隙發(fā)育, 補富條件好, 當?shù)V區(qū)深部一1煤底板高程低于庫區(qū)水位高程時, 煤層底板奧灰水在水壓作用下很容易突破薄層隔水底板進入礦井, 從而使奧灰水成為礦井最重要的充水水源。2 礦井

7、突水通道的變化有證據(jù)表明, 下冶礦區(qū)發(fā)生突水淹井的礦井是部分開采一1煤的礦井, 其它受淹礦井沒有證據(jù)證明是礦井突水造成的。以開采一1煤礦井淹井為例:小浪底水庫蓄水前, 少量的礦井水主要是通過煤層底板中的 地漏! 排放到下部奧陶系灰?guī)r含水層中; 小浪底水庫蓄水后, 庫區(qū)水反向補給奧灰水, 致使奧灰水位高出煤層底板高程, 原來作為排水的 地漏! , 此時作為礦井突水的通道, 致使奧灰水突入礦井。根據(jù)分析, 引起礦井突水的通道主要有三種形式:斷裂構造、采動裂隙、底板采空區(qū)(圖2 。井下經(jīng)常揭露規(guī)模不等的小斷層或?qū)挻罅严? 并與煤層下部的奧陶系灰?guī)r相溝通, 成為奧灰向礦井充水的直接通道。另一方面, 一

8、1煤底板隔水層較薄, 煤層回采后, 在礦山壓力作用下, 煤層底板沿巷道或工作面發(fā)生底鼓, 并形成大量采動裂隙, 底板完整性受到破壞, 隔水能力降低, 特別是黃鐵礦采空區(qū), 底板隔水能力甚至降低為零。區(qū)域地下水升高之后, 在水壓作用下, 奧灰地下水沿斷裂甚至 直接突破煤層底板進入礦井。圖2 斷層、采動裂隙、采空區(qū)突水示意圖3 礦井突水的動力條件針對煤層底板奧灰突水問題, 我國一些學者提出用突水系數(shù)的方法來衡量和預測其突水的可能性。對一個地區(qū)來說, 突水系數(shù)有一個經(jīng)驗臨界值, 一般來說, 超過這個臨界值是危險的, 小于這個臨界值是安全的, 如焦作礦區(qū)臨界突水系數(shù)取0 61 0kg/cm 2 m 時

9、, 占突水總次數(shù)的93%; 峰峰礦區(qū)臨界突水系數(shù)取0 660 76kg/cm 2 m 時, 占突水總次數(shù)的91%等。突水系數(shù)的計算公式是:T s=P/(M-Cp式中 Ts 突水系數(shù)(kg/cm 2 m ;P 隔水層承受的水壓(kg/cm 2 ; M 隔水層厚度(m ;Cp 采礦造成底板破壞厚度(m 。根據(jù)計算, 當水庫水位上升到+275m 高程時, 一1煤奧灰水突水系數(shù)可達2 3kg/cm 2 m, 在較高水壓作用下, 很容易沿垂向?qū)严痘驍鄬拥韧蝗氲V井, 礦區(qū)煤層底板小斷層、裂隙比較發(fā)育, 為奧灰水突入礦井提供了條件。另一方面, 采煤過程中, 在礦山壓力作用下, 煤層底板發(fā)生底鼓變形, 在

10、底鼓邊緣形成裂隙, 一方面, 使底板隔水層的完整性受到破壞, 破壞帶厚度一般可達1317m (經(jīng)驗值 , 隔水層阻水、隔水能力降低, 深部巖溶水在水壓作用下很容易突破隔水底板進入礦井, 當?shù)装宀蓜恿严堆由熘翃W灰頂面時, 奧灰承壓水沿采動裂隙甚至直接突破煤層底板突入礦井。開采二4煤的礦井奧灰水突水系數(shù)小于0 2kg /cm 2 m, 且煤層底板斷裂規(guī)模小, 連通性差, 突水性很小。4 結(jié) 論4 1 小浪底水庫蓄水對一1煤開采的影響(1 小浪底水庫蓄水后, 當?shù)V區(qū)地下水位高于開采煤層最低高程時, 在其它條件相互作用下, 礦井突水危險性很大。(2 礦井帶壓開采條件下, 煤層底板突水通道多, 分布廣,

11、 一旦發(fā)生突水, 采用通常的堵、排水方法不能治理, 只能放棄。因此, 建議停采水庫水位以下的煤層, 確保煤礦安全生產(chǎn), 但對水庫水位以上的煤層可保持正常開采。(3 有證據(jù)證明, 礦區(qū)內(nèi)部分受淹礦井同水庫蓄水有密切的聯(lián)系, 但不排除部分受淹礦井是由于其它原因如停產(chǎn)積水造成的。4 2 小浪底水庫蓄水對二4煤開采的影響(1 小浪底水庫蓄水后, 盡管庫區(qū)水位可高于部分煤層最低開采標高, 但由于礦區(qū)斷裂較小, 很難溝通煤層與下部奧灰含水層的水力聯(lián)系, 況且奧灰突水系數(shù)很小, 因此, 礦井突水可能性不大, 礦井可繼續(xù)生產(chǎn)。(2 為了防止意外突水事故的發(fā)生, 建議:#生產(chǎn)中應當避開規(guī)模較大的斷裂構造, 留足

12、防水煤柱; 加大礦井輸、排水能力; %構筑礦井防治水設施等。(3 沒有證據(jù)證明礦區(qū)內(nèi)的受淹礦井同水庫蓄水有關, 不排除是由于其它原因造成的。最后強調(diào)的是, 礦井突水淹井同水庫蓄水是否有關不在于距離庫區(qū)的遠近, 而在于二者之間是否有真正水力聯(lián)系, 對此可通過地質(zhì)、水文地質(zhì)綜合分析的方法來確定。(收稿日期:2001年12月22日&作者簡介 王恩營(1963 焦作工學院資源與環(huán)境工程系 副教授 主要從事地質(zhì)構造研究&上接35頁(3 健全制度, 調(diào)整和完善內(nèi)部市場運行機制新的組織結(jié)構模式, 需要建立與之相適應的制度和運行機制。過去, 我們煤炭企業(yè)內(nèi)部許多經(jīng)濟往來活動, 是以許多綜合性的

13、礦廠二級單位為主體的。改造之后, 組織結(jié)構由過去的 塊塊! 為主變?yōu)閷I(yè)化(條條 為主, 原來的結(jié)算關系被打破, 需要建立新的結(jié)算關系和制度, 才能保證新的組織結(jié)構的正常運行。建立新的內(nèi)部市場運行機制, 需要建立健全一系列制度、規(guī)定, 健全和完善內(nèi)部價格體系, 明確新的結(jié)算關系, 正確處理戰(zhàn)略經(jīng)營單位之間的相互關系, 戰(zhàn)略經(jīng)營單位內(nèi)部各事業(yè)部之間的相互關系, 戰(zhàn)略經(jīng)營單位與四大平臺之間的相互關系, 以及戰(zhàn)略經(jīng)營單位與集團總部之間的關系等, 以保證作為內(nèi)部市場主體的戰(zhàn)略經(jīng)營單位或事業(yè)部正常運轉(zhuǎn), 防止在企業(yè)內(nèi)部資源分配上形成不良競爭。3 企業(yè)組織創(chuàng)新的環(huán)境要求任何方面的變革, 都需要具備一定的條

14、件。煤炭企業(yè)內(nèi)部組織創(chuàng)新, 也需要具備一定的環(huán)境o(1 群眾環(huán)境煤炭企業(yè)組織形式50年一貫制, 企業(yè)上上下下已經(jīng)習慣這種組織方式。人們總是希望組織保持穩(wěn)定, 變革則容易破壞人們心理上的平衡; 同時改革是利益的再分配, 必將涉及各種人的利益, 有些人會表現(xiàn)出反對、阻撓, 甚至對抗情緒。因此, 做好群眾工作, 讓人們更好地認識到變革的必要性, 創(chuàng)造一個良好的群眾環(huán)境是十分重要的。(2 社會保障環(huán)境組織結(jié)構的改革, 將涉及人員的流動和重組, 部分富余人員有可能下崗待業(yè)等, 需要社會保障的支持。如果我們的養(yǎng)老保險、醫(yī)療保險、基本生活保障和下崗再就業(yè)等社會保障環(huán)境比較好, 員工在流動甚至待業(yè)時, 就會比較容易接收, 社會和企業(yè)就會比較穩(wěn)定, 就能保證改革的順利進行。(3 政策環(huán)境企業(yè)組織