沁水煤田奥陶纪顶部相对隔水层研究
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2020-07-16
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DOI： 10． 13347 /j ． cnki ． mkaq． 2016． 03． 011
沁水煤田奥陶纪顶部相对隔水层研究
刘永
胜
1
，
朱开
鹏
2，3
（ 1．
山西晋城无烟煤业矿业集团有限责任公司
，
山西
晋城
048000； 2．
中煤科工集团西安研究院有限公司
，
陕西 西安
710054； 3．
陕西省煤矿水害防治技术重点实验室
，
陕西 西安
710177）
摘 要
：
为了解放沁水煤田受底板高承压奥陶纪
灰岩水威胁煤炭资源
，
以龙湾井田为例
，
采用水
文地质钻探
、
水文地质试验
、
流量测井
、
盐化测井
、
应力应变渗透性全过程试验等方法
，
对龙湾井
田奥陶纪顶部相对隔水层发育特征进行研究
。
结果表明
，
龙湾井田奥陶纪顶部沉积发育有稳定
的古风化壳
，
奥陶纪灰岩富水性极弱
、
渗透率低
，
相对隔水层厚大于
40 m ，
局部达
120 m
以上
。
关键词
：
相对隔水层
；
古风化壳
；
渗透性
；
富水性
；
带压开采
中图分类号
： TD741
文献标志码
： A
文章编号
： 1003 － 496X（ 2016） 03 － 0038 － 03
Study on Ｒelative Aquifuge of Top Ordovician in Qinshui Coal Area
LIU Yongsheng
1
，ZHU Kaipeng
2，3
（ 1． Shanxi Jincheng Anthracite Coal Mining Group Co． ，Ltd． ，Jincheng 048000，China； 2． China Coal Technology and Engineering
Group Xi＇an Ｒesearch Institute，Xi＇an 710054，China； 3． Key Laboratory of Coal Mine Water
Hazard Prevention of Shaanxi Province，Xi＇an 710177，China）
Abstract： To exploit the coal under high stress water，the characteristics of relative aquifuge of top Ordovician in Longwan well field of
Qinshui Coal Area were discussed through hydrogeological drilling，hydrogeological test，flow logging，salt logging，complete stress －
strain test． The results were as following： Longwan well field developed ancient weathering crust； the water yield property was weak；
the permeability was low； the thickness of the relative aquifuge was more than 40 m，and could reach 120 m above．
Key words： relative aquifuge； ancient weathering crust； permeability； water yield property；
mining under pressure
基金
项目
：“
十二五
”
国家科技支撑计划资助项目
（ 2012BAK04B04） ；
中
煤科工集团西安研究院有限公司技术创新基金资助项目
（ 2015XAYMS17）
沁水
煤田位于山西中南部
，
是我国最大的无烟
煤供应基地
，
随着开采深度不断增加及下组煤的开
采
，
煤层底板隔水层承受的水头压力越来越大
，
底板
水害防治形势越来越严峻
。
面对底板高承压水威胁
问题
，
传统的方法是疏水降压和带压开采
，
随着水资
源
、
环境及生态保护意识的增强
，
疏水降压显然不再
适用于底板水害防治
［1］
，
带压开采成为沁水煤田开
采深部煤层的必然选择
。
而实现安全带压开采的核
心是底板需沉
积发育有足以抵抗采矿扰动
、
高承压
水头压力
、
围岩应力场变化的隔水岩层
。
华北型煤
田奥陶系顶部碳酸盐岩岩层普遍具有隔水特征
，
并
在风化壳岩溶被充填压实
、
密闭改造的过程中形成
了顶部碳酸岩隔水层
［2］
。
沁水煤田奥陶纪地层自
上而下依次沉积有峰峰组
、
上马
家沟组
、
下马家沟组
等主要地层
，
其中峰峰组地层岩溶溶隙普遍不发育
，
在寺河矿
［3］
、
屯兰
矿
［4］
、
王家
岭矿
［5］
、
漳村
矿
［6］
、
古
交矿
区
［7 － 8］
等奥陶纪顶部均沉积发育有
一定厚度的
相对隔水层
，
为深部煤层开采提供了地质基础
，
以龙
湾矿为例
，
进一步研究沁水煤田奥陶纪顶部相对隔
水层
。
1
矿井概况
龙湾井田位于沁水煤田南部阳城
－
沁水矿区
，
主采二叠系山西组
3
#
煤及
石炭系太原组
15
#
煤层
，
煤系基底为奥
陶纪碳酸盐岩地层
，
井田西南边界有
奥灰地层出露
；
井田整体呈倾向北东单斜构造
，
受奥
灰承压水影响
，
煤层带压程度自西往东逐渐增大
，
15
#
煤层
承受最大水压力约
7． 11 MPa，
与奥灰地层
垂距平均为
11． 33 m，
煤层回采过程中该隔水层极
易受扰动影响而丧失阻隔水性能
，
故
15
#
煤层
发生
突水事故概率较高
，
奥陶纪顶部碳酸盐岩岩层是否
具有隔水性将成为该井田
15
#
煤层能否实现安全
带
压开采的关键
。
因此
，
根据水文地质钻探
、
水文地质
·83·
第
47
卷 第
3
期
2016
年
3
月
Safety in Coal Mines
Vol． 47 No． 3
Mar． 2016
中国煤炭期刊网
www.chinacaj.net
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