李明園

（北京天地華泰礦業(yè)管理股份有限公司，北京 100013）

礦井水害是影響煤礦安全開(kāi)采的主要因素之一。工作面回采產(chǎn)生的采空區(qū)導(dǎo)水裂隙帶可能導(dǎo)通上覆裂隙含水層，從而對(duì)下部巷道和工作面開(kāi)采造成負(fù)面影響。因此，工作面回采前，對(duì)導(dǎo)水裂隙帶可能導(dǎo)通的含水層進(jìn)行疏排具有重要意義。

1 工程概況

銀星二號(hào)煤礦1131002綜采工作面位于礦區(qū)10#煤層內(nèi)。10#煤層為中厚～厚煤層，平均厚度為2.87m，全區(qū)可采，屬穩(wěn)定煤層。煤層頂板多為粉砂巖、細(xì)粒砂巖；底板巖性以粉砂巖為主，其次為細(xì)粒砂巖和少量泥巖。井田上覆各地層中共含有多個(gè)含水層和多個(gè)隔水層。其中侏羅系中統(tǒng)延安組上段砂巖裂隙～孔隙承壓含水層為10#煤層頂板直接充水含水層。原始狀態(tài)下，10#煤層受煤泥巖隔水層影響，垂向上水力聯(lián)系較弱。各地層內(nèi)含水層和分布情況見(jiàn)表1。

表1 地層內(nèi)含水層和隔水層分布情況

1131002工作面內(nèi)發(fā)育有1條落差在5.6～9.5m的正斷層，開(kāi)切眼附近有3條正斷層，如圖1所示。各斷層具體參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 1131002工作面斷層參數(shù)

2 工作面水害分析

2.1 水源分析

因本區(qū)無(wú)地表水體，地層內(nèi)主要水源是大氣降水和地下水兩種。

（1）大氣降水

區(qū)內(nèi)年降水量甚小，一般不足260mm，且降水多集中在7～9月，大氣降水儲(chǔ)存于松散層潛水層。但1131002工作面開(kāi)采導(dǎo)水裂隙帶最大高度達(dá)不到松散層潛水，大氣降水對(duì)該工作面基本無(wú)影響。

（2）地下水

1131002工作面煤層平均采高2.96m，根據(jù)計(jì)算，結(jié)合本井田實(shí)際情況，該工作面10#煤冒落帶和導(dǎo)水裂隙帶最大高度分別為7.26m和24.65m ，在開(kāi)采10煤時(shí)，冒落帶進(jìn)入延安組上部粗砂巖段，導(dǎo)水裂隙帶高度超過(guò)延安組上部粗砂巖。利用物探方法探明，工作面開(kāi)切眼和回風(fēng)順槽局部位置處于富水區(qū)（如圖1所示）。因此，延安組下段砂巖裂隙～孔隙承壓含水層可能為該工作面直接充水含水層。

圖1 1131002工作面示意圖

2.2 充水通道分析

1131002工作面主要為煤層采空頂板巖石冒落形成的導(dǎo)水裂隙帶和該工作面內(nèi)的斷層。

（1）導(dǎo)水裂隙帶

10#煤層采空頂板巖石冒落形成的導(dǎo)水裂隙帶核部屬潰入性通道，導(dǎo)水裂隙帶邊緣發(fā)育的節(jié)理裂隙次為滲入性通道。導(dǎo)水裂隙帶可將延安組上段砂巖裂隙～孔隙承壓含水層導(dǎo)通，導(dǎo)致礦坑涌水量增加。10#煤層采空頂板巖層冒落面積較大，導(dǎo)水裂隙帶導(dǎo)水性好。

（2）斷層

根據(jù)施工過(guò)程中簡(jiǎn)易水文觀測(cè)，斷層附近的鉆孔施工中有漏水現(xiàn)象，表現(xiàn)為正斷層巖性較為破碎，漏水較嚴(yán)重，說(shuō)明正斷層有導(dǎo)水的可能。

2.3 涌水量統(tǒng)計(jì)

在1131002工作面布置測(cè)點(diǎn)測(cè)工作面涌水量。結(jié)果表明，工作面回風(fēng)順槽涌水量為13～15m3/h，平均14m3/h；運(yùn)輸順槽涌水量為2～3m3/h，平均2.5m3/h；軌道順槽涌水量為7～8m3/h，平均7.5m3/h；開(kāi)切眼涌水量5m3/h；工作面合計(jì)涌水量為29m3/h。

3 探放水技術(shù)方案

3.1 探水設(shè)備

本次施工采用ZDY1600S型礦用鉆機(jī)采用水力排渣的施鉆工藝。鉆孔開(kāi)孔采用Ф75mm鉆頭開(kāi)孔，鉆進(jìn)采用Ф50mm鉆頭至終孔位置，鉆桿規(guī)格Ф40×1000mm。鉆機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3。

銀星二號(hào)煤礦勘探資料表明，工作面水頭壓力在0.98～3.89MPa之間，止水套管長(zhǎng)度可根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》第九十八條規(guī)定選擇，止水套管長(zhǎng)度選為 5～20m。

表3 探放水鉆機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

3.2 探放水孔布置方案

根據(jù)探明富水區(qū)位置，在1131002工作面開(kāi)切眼內(nèi)布置一個(gè)鉆場(chǎng)，在軌道順槽里布置3個(gè)鉆場(chǎng)。每個(gè)鉆場(chǎng)布置3個(gè)鉆孔，每個(gè)鉆場(chǎng)布置的鉆孔向工作面內(nèi)部呈扇形布置，終孔在煤層頂板30m富水區(qū)。G1、G2和G3鉆場(chǎng)的鉆孔主要針對(duì)富水區(qū)進(jìn)行探放水，G4鉆場(chǎng)鉆孔主要為驗(yàn)證11F1斷層是否導(dǎo)水及工作面上方是否存在富水區(qū)而設(shè)計(jì)。各鉆場(chǎng)均在巷道頂板上開(kāi)孔，鉆場(chǎng)內(nèi)鉆孔開(kāi)孔位置間距1m。探放水孔布置方案見(jiàn)圖2，各鉆孔參數(shù)見(jiàn)表4。

圖2 1131002工作面探放水鉆孔布置設(shè)計(jì)平面圖

3.3 主要技術(shù)措施

（1）鉆孔嚴(yán)格按設(shè)計(jì)參數(shù)施工，做好鉆孔原始記錄，鉆孔方位角、鉆孔傾角由測(cè)量人員現(xiàn)場(chǎng)給定。

（2）鉆場(chǎng)周?chē)舭踩g隙，鉆機(jī)安裝應(yīng)牢靠穩(wěn)定。

（3）軌道順槽巷道內(nèi)設(shè)好臨時(shí)水倉(cāng)，將打鉆用水及鉆孔涌水引至水溝排出。

（4）鉆場(chǎng)周?chē)锏酪庸讨ёo(hù)，確保安全。

（5）施工過(guò)程中不得隨意更改鉆孔方位角、傾角，施工過(guò)程中要及時(shí)校對(duì)鉆孔的方位角及傾角，確保鉆孔質(zhì)量。

（6）鉆機(jī)不得在無(wú)人照管的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，鉆機(jī)任何部位出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)立即停機(jī)檢查。

（7）嚴(yán)格現(xiàn)場(chǎng)交接班制度，上一班要將鉆孔施工情況、存在問(wèn)題、注意事項(xiàng)向下一班交代清楚，并簽字確認(rèn)。

表4 鉆孔參數(shù)表

4 應(yīng)用效果分析

（1）1131002工作面12個(gè)探水鉆孔中有10個(gè)鉆孔出現(xiàn)流水，其中G4-2、G4-3無(wú)流水。探水鉆孔驗(yàn)證了物探富水區(qū)，并探明了斷層導(dǎo)水性。

（2）1131002工作面探放水，共計(jì)放水量超5000m3。工作面回采期間，工作面合計(jì)涌水量降低為10m3/h，降低了工作面回采期間的安全風(fēng)險(xiǎn)，大大提高了臨近工作面回采巷道的掘進(jìn)速度。

5 結(jié)語(yǔ)

銀星二號(hào)煤礦1131002綜采工作面經(jīng)物探表明煤層頂板含有富水區(qū)，并可能影響工作面安全開(kāi)采。本工作面嚴(yán)格執(zhí)行“有疑必探，先探后掘”的原則，采用鉆孔探放水方法設(shè)置4個(gè)探放水鉆場(chǎng)，在工作面回采前疏排頂板富水，并確定富水區(qū)邊界和斷層導(dǎo)水性，從而保證工作面的安全開(kāi)采。