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        煤礦采空區(qū)積水量的測定

        2014-12-26 05:43:18耿志勇
        技術(shù)與市場 2014年12期
        關(guān)鍵詞:區(qū)域施工

        耿志勇

        (山西省晉煤集團(tuán) 晉圣鴻升煤業(yè)有限公司,山西 晉城048000)

        0 引言

        水害對于礦井的安全生產(chǎn)是一個(gè)較大的危害。水害的基本類型上也是不相同的。傳統(tǒng)而單一的物探在方法上本身就受到了地質(zhì)條件和一些自身特點(diǎn)的影響和制約。物探主要的地質(zhì)勘探任務(wù)就是把采空區(qū)和平面中的一部分積水的位置加以確定[1],山西晉煤集團(tuán)晉圣鴻升煤業(yè)有限公司為單獨(dú)保留礦井,井田面積2.754 4 km2。該礦由于3#、9#煤層埋藏較淺,整合前井田內(nèi)和周邊有許多小煤礦,這些小煤礦多年以來的私挖亂采,形成了許多采空區(qū)域,對下組15#煤層的開采形成了一定威脅[1]。

        本礦井現(xiàn)已按設(shè)計(jì)將一采區(qū)首采(15101)工作面布置完畢,并按相關(guān)規(guī)范結(jié)合礦井實(shí)際,采取主動(dòng)疏干的方法,對15101 工作面上覆3#、9#煤層采空區(qū)積水進(jìn)行了進(jìn)行了電透視探測,分析了采空區(qū)積水測算的過程和方法,為安全采礦提供了有利保證。

        1 工作面上覆采空區(qū)積水探放驗(yàn)證施工分析

        在15101 工作面共設(shè)計(jì)上覆采空區(qū)積水探放施工鉆場14個(gè),每個(gè)鉆場布置3 個(gè)鉆孔,工作面運(yùn)輸順槽為1#~7#鉆場,工作面回風(fēng)順槽為8#~13#鉆場,工作面切眼為14#鉆場。對工作面所有出水鉆孔出水水量進(jìn)行了測定,經(jīng)測定,15101 工作面上覆采空區(qū)積水探放鉆孔各出水鉆孔出水總量為55.808 m3/h。

        2 鉆探驗(yàn)證上覆采空區(qū)、積水區(qū)位置的分析確定

        為保證設(shè)計(jì)鉆場的有效性,在鉆場設(shè)計(jì)布置前,對15101工作面兩順槽和切眼底板標(biāo)高進(jìn)行了測定,并繪制出《15101工作面底板等高線圖》(見圖1),結(jié)合一采區(qū)所布置C1、C3、1-4、2 -1 地質(zhì)鉆孔資料分析(C1、C3 鉆孔布置于15101 工作面),15101 工作面上覆9#、3#煤層區(qū)域底板起伏與實(shí)測15101工作面底板起伏基本相符,無大變化。由圖1 可以看出,15101工作面運(yùn)輸順槽平均標(biāo)高為640.008 m,15101 工作面回風(fēng)順槽平均標(biāo)高為647.787 m,兩巷平均高差7.779 m,北底南高,傾角3.7168°,一采區(qū)回風(fēng)巷兩順槽開口段間巷道平均標(biāo)高651.216 m,15101 工作面切眼平均標(biāo)高639.740 m,東高西低,兩巷道平均高差11.476 m,傾角1.22°,15101 工作面運(yùn)輸順槽相對最低點(diǎn)在該巷道開口向里159 m 處,區(qū)段長度107.87 m,15101 工作面回風(fēng)順槽相對最低點(diǎn)位置距切眼63. 64 m 處,15101 工作面相對低點(diǎn)位于工作面進(jìn)切處向南0 -20 m 范圍內(nèi),三處相對低點(diǎn)為15101 工作面上覆9#、3#煤層區(qū)域最易積水點(diǎn)。

        圖1 工作面底板等高線圖

        結(jié)合已施工鉆孔出水形式分析,當(dāng)人為鉆探施工干預(yù)至積水區(qū)水體后,孔內(nèi)出水,積水區(qū)水體失去其原始平穩(wěn)狀態(tài),經(jīng)過泄放和觀測,如孔內(nèi)出水水量變化至一定量形成另一種平穩(wěn)出水狀態(tài)時(shí),可根據(jù)鉆孔排放水量記錄確定其形成另一種平穩(wěn)出水狀態(tài)前的排放水量為上覆此區(qū)域積水水量,所排水為上覆此區(qū)域采空區(qū)積水,之后鉆孔出水為上覆此區(qū)域補(bǔ)充水,可以判定此區(qū)域與附近采空區(qū)域相導(dǎo)通,并存在補(bǔ)給水源(此排放水量不計(jì)入采空積水排放水量),工作面回采時(shí),需根據(jù)補(bǔ)給水量設(shè)計(jì)工作面排水系統(tǒng),確保工作面回采施工安全。如鉆孔出水經(jīng)過泄放和觀測,孔內(nèi)無水繼續(xù)排出,可以判定孔內(nèi)所排放水為上覆此區(qū)域積水,所排放水量為上覆此區(qū)域積水水量(當(dāng)出水鉆孔出水量變小或無水繼續(xù)排出時(shí),為確定鉆孔內(nèi)是否出現(xiàn)堵孔,觀測人員可根據(jù)鉆孔水量變小時(shí)是否有氣體匯雜出水涌出,如有匯雜涌出可以確定孔內(nèi)未堵塞)。如鉆孔施工至上覆3#、9#煤層標(biāo)志層時(shí),遇空孔內(nèi)未出水,經(jīng)過觀測可結(jié)合鉆孔施工記錄和標(biāo)高等相關(guān)資料判定上覆此區(qū)域采空區(qū)范圍或是否存在積水區(qū)域。

        3 工作面上覆采空區(qū)積水量分析測算

        根據(jù)鉆探驗(yàn)證上覆采空區(qū)、積水區(qū)面積,選用下列公式估算積水量:

        選用公式:Q采=(K.M.F)/cosα(m3)

        式中:Q采—各積水區(qū)總積水量(m3)

        K—充水系數(shù),其中采空區(qū)、小窯采空破壞區(qū)取0.1

        M—采空區(qū)的平均采高或煤厚(m),3#、9#、15#煤層分別取3.22 m、1.25 m、1.81 m

        F—采空區(qū)積水的投影面積(m2);上覆3#煤層積水投影面積約為:7 791. 594 9 m2、上覆9#煤層積水投影面積約為:18 971.972 9 m2

        α—煤層傾角(°)。(3°43')、工作面上覆3#煤層采空積水量計(jì)算:

        工作面上覆9#煤層采空區(qū)積水量計(jì)算:

        經(jīng)測算:工作面上覆3#煤采空區(qū)積水量約為:2 514.425 3 m3

        工作面上覆9#煤采空區(qū)積水量約為:2 376.725 41 m3

        工作面上覆采空區(qū)積水總量約為:4 891.150 71 m3

        4 結(jié)語

        筆者介紹了保證了山西晉煤集團(tuán)晉圣鴻升煤業(yè)有限公司的基本情況,針對煤礦整合前私挖亂采形成的采空區(qū)域?qū)γ旱V安全造成的威脅,采取主動(dòng)疏干的方法,進(jìn)行了電透視探測,分析了采空區(qū)積水測算的過程和方法,為安全采礦提供了有利保證。

        [1] 錢鳴高,許家林. 煤炭工業(yè)發(fā)展面臨幾個(gè)問題的討論

        [J].采礦與安全工程學(xué)報(bào),2006,23(2):1 -6.作者簡介:

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