一、礦井地質(zhì)及水文地質(zhì)概況
??????? 1．礦井地質(zhì)概況
??????? 告成井田位于穎陽-蘆店向斜的南翼東段，處在北西向的嵩山與五指嶺平移斷層之間，大部地段受到了蘆店-大金店滑動(dòng)構(gòu)造的影響。
??????? 井田東南部大致以石淙河斷層（郜F(xiàn)1）為界，北部以翟門斷層（郜F(xiàn)5）為界，東北部始于一1煤層露頭。
??????? 告成煤礦主要開采煤層為二疊系山西組二1煤層，煤層平均厚度為4.86m。煤層頂板大部分為滑動(dòng)構(gòu)造，滑動(dòng)構(gòu)造上盤位于朝陽溝背斜的南翼，基本為一單斜構(gòu)造。以朝陽溝河為界，以東地層呈北東走向，傾向北西，傾角8～32°，與下盤地層產(chǎn)狀基本一致。朝陽溝河以西，地層走向近東西，傾向南偏西，地層傾角10～49°，與下盤地層相對(duì)而傾。
??????? 因受滑動(dòng)構(gòu)造影響，告成礦地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜。據(jù)勘探資料顯示本井田落差大于100m的斷層3條，50～100m的1條，30～50m的1條，小于30 m的12條。25采區(qū)目前新發(fā)現(xiàn)落差介于5～20m的斷層3條，對(duì)煤層開采影響較大。
??????? 2.礦井水文地質(zhì)概況
??????? 告成井田位于穎陽-蘆店向斜東段登封～告成水文地質(zhì)區(qū)。該單元南北分別以箕山、嵩山兩分水嶺為界，西部和東北部分別以穎河與白降河、雙洎河分水嶺為界。從構(gòu)造上為一不對(duì)稱向斜，南翼地層出露完整，北翼被月灣斷層破壞，構(gòu)成阻水邊界。
??????? 據(jù)現(xiàn)有資料分析，告成煤礦二1煤層主要為底板太原組上段灰?guī)r巖溶充水及二1煤層頂板滑體構(gòu)造破碎帶及上覆碎屑巖類含水層的孔隙-裂隙水。各含水層以緩慢滲入為主，并且動(dòng)態(tài)補(bǔ)給水量不夠充分，隨著埋深的增加補(bǔ)給條件變差，富水性變?nèi)?，因此告成煤礦頂、底板含水層雖有一定的補(bǔ)給水源，但補(bǔ)給條件一般。
??????? 告成煤礦二1煤層底板承壓含水層為石炭系太原組L7-8灰?guī)r、L1-4灰?guī)r（L5-6灰?guī)r不穩(wěn)定）、O2灰?guī)r含水層。其中：
??????? L7-8灰?guī)r含水層為煤層底板直接充水含水層，厚度0～23.48m，平均厚度8.55m，距二1煤層平均為11.4m，巖溶裂隙發(fā)育不均勻，富水性強(qiáng)，聯(lián)通性差，補(bǔ)給水源不足，易疏干，對(duì)礦井開采影響小，通常是礦井的疏放對(duì)象；
??????? L1-4灰?guī)r含水層，厚度13.51～31.82m，平均厚度22.09m。該含水層富水、導(dǎo)水性強(qiáng)，為一1煤層頂板直接充水含水層，距二1煤層底平均50.03m，為二1煤層底板間接充水含水層；
??????? O2灰?guī)r含水層最大厚度48.50m，距二1煤層平均為81.62m，巖溶裂隙發(fā)育，富水性好，連通性較好，為礦井間接充水含水層，是礦井充水主要的補(bǔ)給水源。
??????? 目前我礦有3個(gè)O2水文觀測(cè)孔，井3不能正常觀測(cè)，其中井1、井2水位標(biāo)高為+168m、+159.5m，礦井采掘最低標(biāo)高為-600m，遠(yuǎn)低于O2水位，因此屬于承壓水帶壓開采。
??????? 自告成礦建礦以來，建井十年來礦井平均涌水量為665m3/h，近三年來平均涌水量為937.6m3/h，最大礦井涌水量為1121.7m3/h。原因是由于我礦加強(qiáng)頂板水疏放工作，造成近三年平均礦井涌水量偏大。
??????? 涌水水源的構(gòu)成：從1999年建礦前三年主要是L7-8灰?guī)r水，隨著人為對(duì)頂板水合底板L7-8灰?guī)r水的疏放，頂板水所占比例逐漸增大，2004年以后頂板水約占60%，L7-8灰?guī)r水約占30%，L1-4灰?guī)r水約占10%。
??????? 據(jù)礦井開采資料統(tǒng)計(jì)，建井以來底板含水層突水27次，最大突水810 m3/h（2004年10月9日），2007～2009年礦井突水4次，全部為頂板突水。
??????? 二、二1煤層“帶壓開采”可行性計(jì)算
??????? 根據(jù)上述對(duì)礦井水文地質(zhì)條件分析，依據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》下面對(duì)L1-4灰?guī)r含水層進(jìn)行帶壓開采評(píng)價(jià)。
??????? （一）安全隔水層厚度和突水系數(shù)計(jì)算公式：
??????? 1、安全隔水層厚度計(jì)算公式：
???????? （該公式適用于掘進(jìn)工作面）?? ①
??????? 式中：? -安全隔水層厚度，m；
?????????????????? -底板隔水層的平均抗拉強(qiáng)度，MPa。取4MPa；
????????????????? L -巷道底板寬度，m；
???????????????? γ-底板隔水層的平均重度，MN/m3 。取值為0.0265（MN/m3）；
??????? p-底板隔水層承受的水頭壓力，MPa。
??????? 根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》之規(guī)定，以上式計(jì)算出的安全隔水層厚度，與礦井實(shí)際隔水層厚度比較：
??????? （1）實(shí)際的底板隔水層厚度大于安全隔水層厚度，則可認(rèn)為是安全的，一般可正常采掘；但在巖石破碎地段，要采取一定的安全措施；
??????? （2）實(shí)際的底板隔水層厚度小于安全隔水層厚度，則可認(rèn)為是不安全的，要保證安全生產(chǎn)，必須采取安全措施。
??????? 2、突水系數(shù)計(jì)算公式：
????????????????????????????????????????? ②
??????? 式中：T-突水系數(shù)，MPa/m；
??????? P-底板隔水層承受的水頭壓力，MPa；
??????? M-底板隔水層厚度，m。
??????? 計(jì)算實(shí)際突水系數(shù)值T與本礦區(qū)臨界突水系數(shù)值T臨進(jìn)行比較。根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》，在具有構(gòu)造破壞的地段臨界突水系數(shù)值T臨取0.06 MPa/m，正常塊段T臨取0.01 MPa/m。
??????? （二）根據(jù)以上公式分別計(jì)算t、T
??????? （1）參數(shù)確定
??????? 二1煤底板以下主要隔水巖性多為泥巖、砂質(zhì)泥巖及砂巖，結(jié)合現(xiàn)有開采情況，依據(jù)《告成煤礦地質(zhì)報(bào)告》公式中主要參數(shù)分別為：
??????????? t實(shí)：實(shí)際隔水層厚度為50.03m（取本礦區(qū)隔水層平均厚度）；