. m),表明含水层西部富水性差,东部富水性强,且由西向东均匀增大.含水层的渗透系数在湾37号孔最大,为8.945 m/d,其变化趋势与单位涌水量相同,由西向东逐渐增大,说明东部渗透性强于西部.但单位涌水量的最大点与渗透系数最大点却不重合,说明富水性最强的地段,其渗透性不一定最好,因此,仅据渗透系数不能说明含水层的出水能力.一个渗透系数较大的含水层,如果其厚度非常小,它的出水能力也是有限的.虽然湾37孔处渗透系数很大,但含水层的厚度较小,约为30 m,因而它的富水性不是最强.
(5)突水事件渗流场特征 根据对1096和1093工作面两次突水全过程资料的系统分析认为,荆各庄井田东部富水性明显强于西部,并且在整个突水过程中,沿主渗透方向观测孔的水位变化幅度最大.这与前面各物理场分析结论相符.
(6)冲洗液消耗量变化特征 对所有勘探钻孔柱状图的分析表明,几乎所有钻孔通过本层时均有冲洗液消耗,消耗量大于5 m3/h的钻孔占总数的58%,而且漏水严重的钻孔均分布在井田东部,这说明井田东部裂隙较为发育,其富水性较好.
另外在井田西南的向斜轴附近,冲洗液消耗量也相当大,呈纺锤型,冲洗液消耗量大于15 m3/h,说明此区富水性也较好.
综合上述各物理场的水文地质特征,经过多源地学信息相互验证,复合叠加,确定了该充水含水层富水性分区的划分方案(见图1).整个井田共分为5个区,富水性由强到弱依次为A,B,C,D,E.A区内又以FE9断层为界分为两个区,A-1区的富水性强于A-2区.

图1 煤5顶板砂岩裂隙充水含水层富水性分区
Fig.1 Water-rich division map for sandstone
aquifer on coal seam No.5
3 煤9开采顶板冒落安全性分区研究
按照“上三带”理论,导水裂隙带发育高度是煤层开采顶板涌(突)水灾害发生的基础.目前我国大多数煤矿区均采用《矿井水文地质规程》的经验公式计算导水裂隙带发育高度〔2〕.但由于这些经验公式在考虑覆岩段的地层岩性组合和空间分布位置等方面较粗糙,实际应用误差较大.为此,笔者从覆岩段岩性岩相的变化入手,在系统查阅整理了144个勘探钻孔柱状图的基础上,对采用经验公式计算的导水裂隙带发育高度进行了合理的岩性岩相变化校正,效果较好.
3.1 煤9至煤5之间的覆岩段岩性岩相变化分析
煤9与上覆煤5顶板砂岩裂隙含水层之间仅存在7.52~76.44 m的覆岩段,主要以粉砂岩、砂岩和粘土岩为主,呈中间厚、两边薄的趋势,最厚处分布在荆21、荆19和湾39号钻孔附近,厚度大于70 m,向两侧逐渐变薄,东部变化较缓,西部变化较快,到达边缘处为20 m左右.覆岩段中塑性岩大部分位于煤9顶板或与砂岩互层.由于塑性岩厚度较小,在煤9顶板发生冒落时,位于煤9顶的塑性岩基本处于冒落带,起不到隔水作用.与砂岩互层的塑性岩石虽然有一定的隔水作用,但因厚度有限,其隔水作用不会太大.
3.2 导水裂隙带发育高度的计算
在开滦矿区,所采煤层均为缓倾斜煤层(0~35°),上覆岩石为砂岩、粉砂岩和泥岩等中硬型岩石,因而根据《矿井水文地质规程》采用如下计算公式,即
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式中,Hl为导水裂隙带高度;Mi为煤层累计厚度;n为开采分层数.
3.3 煤9顶板开采冒落安全性分区
若导水裂隙带发育高度小于煤9至煤5之间覆岩段厚度,则顶板冒落时,煤5顶板裂隙水一般不会泄入巷道;反之,则会发生涌(突)水灾害.因此,将覆岩段厚度减去导水裂隙带发育高度,即可确定冒落