生产矿井的水文地质特征

1.突水概况

该矿井由于断裂密度较大，水压较高，各含水层水力联系密切，所以井巷突水较为频繁。自建井以来，全矿井共发生0.5m³/min 以上的突水52次，其中0.5～1m³/min，8次；1～10m³/min，29次；10～30m³/min，10次；30～100m³/min，2次；100m³/min以上，3次。最大一次突水为1985年5月17日二₁车场突水，水量320m³/min，矿井Q_max＝360m³/min。突水主要与断裂有关，其中，顶板突水20次，多与开采后的导水裂隙有关，底板突水32次（断层突水17次，底鼓7次，岩巷8次）。从采掘类型区分：巷道突水34次，占总数的65.4%，工作面突水18次，占总数的34.6%。总的情况是：浅部来水较大，矿井外围来水较小；主要水源来自深部的L₂、O₂灰岩水，特别是O₂灰岩水。

2.大型突水点详述

（1）1961年101工作面突水

突水点距二₁煤底板19m，L₈灰岩静水位+96m。突水前已回采8113m²，无渗水痕迹，后发现底板压力突然增大，随即发生底板突水，出水点3个，水量1.5m³/min，以后又增为5个（有1个出水水洞直径20cm）。至1961年10月31日，在29小时内增为15m³/min，又经过12小时开始减少为12.5m³/min，尔后趋于稳定。到枯水期为9m³/min，年变幅3.5m³/min。突水原因是工作面位于F₁₉尖灭处，在矿压和水压的共同作用下，L₈灰岩水沿岩溶裂隙上升突水，其补给源实为冲积层水。

由于该突水水量大，加之排水系统尚未完善，而重新转入基建，又扩建一个临时泵房排水。

（2）12121工作面突水

1964年9月30日，突水前工作面采长31m，倾斜宽85m，回采2635m²后，工作面来压增大，发生底鼓，折梁断柱，煤帮坍塌。共打13个木垛无法顶住。首先在工作面中部底鼓，然后向四周伸展，至回风巷槽尾处，发生特大突水，Q＝89m³/min，突水点1个，标高-54m，水压15.6kg/cm²。突水原因是突水点处隔水岩体受到矿压和底板水压的共同作用，产生零位破坏和原位张裂，造成底板L₈灰岩突水，同时接受冲积层水和L₂灰岩水的补给。此次突水，因一水平4座水闸门及时关闭，保住矿未被淹没，井底增加了排水能力后，打开了水闸门，又迅速恢复了生产。

（3）西大巷突水

1966年12月10日，巷道下帮遇一小断层，已掘巷道窝头，有一小面积鼓起，顶板掉渣。打钻放水效果不好。12月18日挖底砌固时，突然底鼓，峰值1.3～1.4m，L₈灰岩水涌出，Q＝1.2m³/min，最高达52.4m³/min，突水点标高-69.6m。突水原因，开拓底板巷道，隔水层极薄，距L₈灰岩仅2 m。又遇一小断层，发生底鼓突水。由于突水量巨大，造成大巷运输困难而停产，1968年又增设了西二泵房。

（4）1441回风巷突水

开始煤层发潮，巷道掘过，顶板出现淋水、滴水现象。1977年8月19日下午四点多，矿压变大，巷道上帮柱拆断，上帮两米高处有两指宽的裂缝，水从中流出，Q＝0.1m³/min，窝头正前出现底鼓，高达0.3～0.5m，长度达28m，涌水逐渐增大。1977年8月20日，Q_max＝120m³/min，突出处标高-52m。突水点位于F₃断层破碎带附近，L₂灰岩突水，又有O₂灰岩水补给，水压12kg/cm²。此时矿井涌水量接近总排水能力，井底防水圈因开拓二水平被破坏，水闸门不起作用，立即在井底增设临时泵房，又在西三建水闸门一座，水闸墙三座，隔离西三水源，保住了矿井未被淹没，但西三采区已被淹没。

（5）二₁轨道下山车场突水

1979年3月8日，在-200m水平，东大巷二₁轨道下山车场掘进巷道，遇到一个落差8 m的断层后，未立即发生突水，停止掘进，加固巷道，32小时后，即3月9日14点35分，巷壁流黑水，并有水叫声。随做关闭水闸门的准备，水量逐渐增大，流速1.3m/s，Q_max＝240m³/min。1985年5月17日，下山车场再次发生特大突水，Q_max＝320m³/min。突水原因是巷道开在L₈灰岩里，遇小断层，在水压高达28.2kg/cm²的条件下，L₂灰岩水和O₂灰岩水沿断裂破碎带中的岩溶通道，与L₈灰岩水连通，而造成了淹井。此次突水因井下排水能力不足，68分钟后，二水平全部淹没，4小时43分钟后淹井。1985年5月再次淹井，仅历时9小时。

3.底板突水规律

此矿顶板水量较小，底板水量大，因此总结底板突水规律更为重要。

1）突水前具有地压增大、底板鼓起、片帮、冒顶、拆梁断柱、工作面潮湿等现象。出水的裂隙初窄后宽，水色由清变混或夹带煤屑。

2）突水量的变化：

与时间的变化关系 两者关系较为密切，突水量先小后大，随后趋于稳定或者变小。此时，突水点所处的构造位置不同，反映出涌水量的减小率亦不一样（表3-3）。

表3-3 突水量与时间变化关系统计表

与突水点标高的关系 两者关系不大，但从补给关系看，高水平的水补给低水平。

与开拓巷道空间的关系 两者不成正比关系，而与揭露灰岩岩溶裂隙的面积成正比。例如，1-1集中运输巷（L₈灰岩），标高-123m，巷长近千米，非常干燥。1-1水仓巷道（L₈灰岩）的东水仓（-145m）无水，而西水仓近1m³/min。

3）突水水源：由于“N₁₂进水口”勘测截流和“西二进水口”勘测资料可知，该矿以底板突水为主。水源主要是L₂、O₂灰岩水；冲积层水次之。

4）突水原因：主要与断裂构造、底板灰岩的岩溶裂隙发育程度有关。而水压、矿压及底板隔水岩层厚薄和力学强度的大小等则是次要原因。在正常块段，由于在开采过程中，隔水岩体受到矿压和水压的共同作用，破坏了岩体原有力的平衡状态，致使底板岩层产生零位破坏及原位张裂，大大削弱了隔水岩体的力学强度，岩溶裂隙承压水，沿张裂隙上升，这样工作面采动，就有突水可能。

5）突水通道：灰岩地下水沿岩溶裂隙，由高向低作近水平运移，在运移过程中，由于断裂破碎带和水压等因素的影响，使O₂、L₂灰岩水与L₈灰岩水发生水力联系而连通，运移状态亦随之转为近垂向运动。

6）突水部位：勘探与开采资料说明，岩溶裂隙沿灰岩层面及断裂破碎带比较发育，它是地下水贮存和运移的通道，所以突水部位多在岩溶裂隙发育和断层尖灭处，或交汇处，如101工作面上突水点位于F₂₉断层的尖灭处。