劉岳剛

（大同煤礦集團有限責任公司 晉華宮煤礦，山西 大同 037016）

導致水害發(fā)生的因素非常多，主觀上主要是未進行全面調(diào)研，不重視安全工作，采取的防水措施不適宜或者工程施工質(zhì)量不達標等。要做好水害防治工作，應當在開采作業(yè)之前進行安全性評價工作，并采取必要的水害防治手段，確保水害的全面防治，保證煤礦的安全開采。

1 1035工作面介紹

同煤集團晉華宮礦，設計年生產(chǎn)能力1.8 Mt/a，礦井服務年限為55.8 a，建設工期為3 a，于2008年投產(chǎn)運行。晉華宮礦煤系地層屬于二疊系下石盒子組及山西組，可采煤層包含有 7#、8下#、8上#、10#煤層。現(xiàn)階段主采煤層是山西組10#煤層，煤層厚度為2.2～6.4 m，煤層傾角為8°，煤層頂板為砂泥巖，底板為灰?guī)r。頂板裂隙發(fā)育不完善，含水性不強；底板小褶曲和斷層較多，裂隙較發(fā)育，在受到回采采動破壞情況下，易使地下水涌入回采工作面，對工作面產(chǎn)生水害威脅。

井田南北長為4.4 km，東西長度最小為0.4 km，最大為5.3 km，井田總面積為21 km2。此次對1035工作面進行評價，該工作面的機巷長為1822 m，風巷長為1809 m。巷道頂板標高-604 m～-285 m，煤層的平均厚度約為3.6 m，煤炭資源儲量440225 t，可采煤量達417213 t。

2 1035工作面太灰突水安全性評價

煤層的底板太灰水有突水危險。由于采動影響使底板結(jié)構(gòu)遭受破壞，導致底板突水的原因較多，會受到礦山壓力和水壓力的影響，還會受到地質(zhì)結(jié)構(gòu)、隔水層結(jié)構(gòu)和工作面空間等多種因素的影響。底板發(fā)生突水是這些因素共同影響的結(jié)果。

在1035工作面中，太灰水具有承壓性。應當對底板的太灰突水安全性加以評價，以確保未來工作面的安全開采。

2.1 突水安全性評價依據(jù)

（1）根據(jù)晉華宮礦地質(zhì)報告資料中的鉆探數(shù)據(jù)、抽水試驗數(shù)據(jù)和水壓數(shù)據(jù)等。

（2）依照晉華宮礦1035工作面瞬變電磁法探測報告中的相關數(shù)據(jù)。

（3）根據(jù)晉華宮礦1035工作面無線電波透視報告中的相關數(shù)據(jù)。

2.2 底板注漿改造工程

工作面防治水工作開展時，針對頂板位置處裂隙含水層結(jié)構(gòu)，通過探查方法加以監(jiān)測與分析。若是進入斷層區(qū)域，或者底板結(jié)構(gòu)為灰?guī)r含水層結(jié)構(gòu)，應當事先完成勘探工作，才能注漿施工。在進行突水預防的過程中，不僅要對底板實施注漿改造，同時采取疏水降壓措施，明顯減小太灰突水系數(shù)，確保煤礦開采的安全性。此次改造工程中，把含水層區(qū)段全部注漿處理，將含水層轉(zhuǎn)變?yōu)楦羲畬印?/p>

1035工作面的防治水工程，一共涉及到22個鉆場，其中機巷10個鉆場，風巷12個鉆場，共施工150個鉆孔，總工程量12694 m，總注漿量3781.9 m3。具體的鉆孔類型、數(shù)量、鉆進工程量以及注漿數(shù)量如表1所示。

表1 不同鉆孔類型、數(shù)量、鉆進工程量

在1035工作面機巷及風巷的掘進過程中，依照工作面具體的地質(zhì)條件，對工作面煤層底板以下70 m以內(nèi)的區(qū)域進行了注漿，把含水層轉(zhuǎn)變?yōu)楦羲畬?。在底板位置進行注漿的127個鉆孔，所采用的注漿材料全部為水泥單液漿，總的注漿量達到了3285 m3。其中對一些未出水的鉆孔采取試注清水的方法，等到壓力值達到注漿終壓情況下，對未出水的鉆孔進行封孔處理，封孔材料依舊為水泥液漿。在開展鉆孔作業(yè)時，要求測量的精準性。還要對所有鉆孔進行二次注漿處理，并邀請地質(zhì)部門相關檢查人員到作業(yè)現(xiàn)場進行全程的監(jiān)督與監(jiān)察。在施工過程中，要對出水數(shù)量及深度加以測量、記錄，并將所有記錄信息按時呈交防治水部門。

2.3 1035工作面太灰突水安全性評價

采用突水系數(shù)法，對1035工作面太灰水突水安全性進行評價。公式如下：

式中：Ts為突水系數(shù)，MPa/m；P為底板隔水層所承受的水壓，MPa；M為底板隔水層厚度值，m。

（1）底板安全突水系數(shù)

《煤礦防治水規(guī)定》中列舉了我國一些煤礦中安全突水系數(shù)，當?shù)装逶庥鰳?gòu)造破壞的情況下，突水系數(shù)通常小于0.06 MPa/m；而處于正常情況下，突水系數(shù)小于0.1 MPa/m。為了更加安全可靠，本礦安全突水系數(shù)值取0.06MPa/m。

（2）隔水層厚度

在1035工作面的附近，共鉆取了五個鉆孔，均揭露了含水層。通過分析得出，煤層底面到達一灰頂部距離分別為：36.7 m(K1-03孔)、45.5 m(K1-13孔)、38.7 m(26-8孔)、46.2 m(26-12孔)以及58.5 m(26-22孔)，其中距離最小值是36.7 m。

（3）安全性評價過程

依照不同鉆孔所測的一灰數(shù)據(jù)加以梳理與分析，獲得不同鉆孔區(qū)域煤層的標高值、太灰層承受的壓力值及隔水層的厚度值，然后根據(jù)所得數(shù)據(jù)計算突水系數(shù)，結(jié)果如表2所示。

表2 突水系數(shù)計算結(jié)果

由上述表中的數(shù)據(jù)可知，1035工作面的底板一灰的突水系數(shù)在0.052～0.104 MPa/m之間；在較深部位，突水系數(shù)值也較大，實際開采作業(yè)時會有突水潛在危險。但對底板，進行注漿處理后，底板的突水系數(shù)顯著降低，說明經(jīng)過注漿改造后，底板發(fā)生突水的危害被有效消除。

3 1035工作面回采期間的防治水措施

3.1 嚴控工程施工質(zhì)量，避免出現(xiàn)冒落問題

在開展回采工作之前，應當利用瞬變電磁等勘察技術針對開采區(qū)的頂板之中富水區(qū)域加以全面的測試。經(jīng)測試，若工作面的地質(zhì)環(huán)境較差，便應事先進行加固支護；而富水性非常強的一些工作面，要通過疏放水措施加以處理。若是回采遇到松散頂板，要加強工作面支護，防止出現(xiàn)冒頂；如出現(xiàn)冒頂，則應當事先準備一些木料，避免冒高太大。在片幫嚴重處和頂板破碎處，要超前拉架，防止冒頂、漏矸。當超前拉架后，端面距仍未達要求時，則在支架前梁上挑長度適宜的板梁支護。拉架到位后，將支架升緊接頂嚴密，護幫板及時打出，機組停機必須將支架拉到最小控頂距。并且，在巷道初次來壓及周期來壓之前，要進行探測工作，結(jié)合探測結(jié)果，強化頂板維護。

3.2 進行全面觀測，充分了解水、土、巖的變化情況

通過物探、鉆探、化探手段，探明工作面異常區(qū)導水性以及威脅性，堅持“有采必探，先治后采”原則，確?；夭砂踩＿M行回采作業(yè)時，若是接近斷層，頂板出現(xiàn)淋水，問題嚴重，且巷道圍巖也出現(xiàn)了異常，應即刻將相關情況上報。在地質(zhì)測試人員經(jīng)過詳細的測量及分析后，若必要，則應用鉆孔進一步檢測；對出水較多的，應進一步化驗水質(zhì)，準確的找到相應水源。在發(fā)現(xiàn)異常出水問題情況下，應當按照“有采必探、先探后采”這一基本原則開展工作。

還應對工作面出水狀況加以觀測，若采空區(qū)出水，應分析第四系含水層松散孔隙水水質(zhì)，以精準判斷出水來源，掌握出水的規(guī)律性。另外，還應當對第四系含水層松散孔隙水開展動態(tài)監(jiān)測工作，確保充分了解鄰近不同含水層具體狀況。

3.3 嚴控初采階段采高值

依據(jù)1035工作面的地質(zhì)情況，應用科學的回采技術，制定合理的回采放頂，確保較高的回采率。在初采階段，不宜采用一次采全高，否則容易導致巷道頂板發(fā)生破碎，局部垮落，易導致水害事故的出現(xiàn)。開采作業(yè)時，需保證開采作業(yè)的速率，確保能夠連續(xù)進行開采施工，同時保證掘進速率的均勻性。開采高度值應當小于4 m，并確保排水正常進行。

3.4 強化員工水患意識

對工作面一線作業(yè)人員，定期組織召開教育與培訓工作，提高員工的水患意識。在人員下井作業(yè)之前，應向作業(yè)人員講解頂板的破壞情況，以及頂板的移動規(guī)律，以便作業(yè)人員了解礦壓情況，確保作業(yè)人員遇到問題時，能及時采取措施，防范水患的發(fā)生。

4 結(jié)語

本文以晉華宮礦1035工作面為例，評價了工作面防治水的安全性。通過相關工作的開展，確保了晉華宮礦水害防治工作的順利進行，也使防治技術及防治水平的有效提高。