李 敏

（山西潞安集團余吾煤業(yè)有限責任公司，山西 長治 046100）

余吾煤礦受底板承壓水的影響較大，主要原因是其屬于奧陶系灰?guī)r的地質條件。該條件巖層富水性強、水壓高、隔水層薄，斷層等構造發(fā)育明顯，造成該礦發(fā)生突水事故的危險性高。因此，為了保證礦井的安全回采，應提前采用物探與鉆探結合的技術，探測工作面底板富水區(qū)，及時采用疏水降壓和注漿改造的措施，避免工作面發(fā)生突水事故。

1 工作面概況

余吾煤礦N1201 工作面位于北風井西翼，工作面開采3 號煤層，水平標高為+400m，煤層厚度4.85～7.25m，平均6.02m。煤層頂板為泥巖、粉砂質泥巖，局部為細砂巖；底板為黑色泥巖、粉砂巖。含泥巖或炭質泥巖夾矸0～3 層，一般為1 層，平均厚0.27m，以距底板約1.33m 的一層泥巖夾矸較為穩(wěn)定，厚0.25m。3 號煤層底板奧陶系最大突水系數(shù)小于臨界值0.06MPa/m，奧陶系含水層頂板與3 號煤層底板之間隔水層厚度較大，奧陶系巖溶水對3號煤層影響不大。但是在斷層、陷落柱局部富水及導水的情況下，對3 號煤層影響較大，掘進過程中要密切關注頂板來壓后巷道頂?shù)装辶严兜膶闆r。

2 礦井水災探測技術

2.1 物探技術

采用物探技術對N1201 工作面含水情況進行超前探測，工作面回風巷首次物探超前探測水結果如圖1 所示。

圖1 N1201 工作面回風巷首次物探結果示意圖

由圖1 可知，工作面回風巷首次物探結果顯示有3 處電阻率相對較低的異常區(qū)域，異常位置如表1 所示。

表1 首次物探異常區(qū)域位置

采用物探技術對N1201 工作面含水情況進行超前探測，工作面回風巷第二次物探超前探測水結果如圖2 所示。

圖2 N1201 工作面回風巷第二次物探結果示意圖

由圖2 可知，工作面回風巷第二次物探結果顯示有2 處電阻率相對較低的異常區(qū)域，異常位置如表2 所示。

表2 首次物探異常區(qū)域位置

2.2 鉆探技術

對于采用物探技術探測出的水文地質異常區(qū)應當采用鉆探技術進行相應的驗證。根據(jù)探測出異常區(qū)的位置與巷道掘進的方向來布置鉆孔的參數(shù)，根據(jù)回風巷性質，布置兩個鉆場進行鉆探，每個鉆場布置多個鉆孔。鉆孔超探距離應當大于30m，順著巷道方向打入回風巷底板，鉆孔應當深入到奧陶系含水層頂板中。N1201 工作面回風巷不同位置超探距離如表3 所示。

表3 N1201 工作面不同水壓超前探測距離

通過鉆探對構造異常區(qū)域進行驗證，工作面回風巷超前迎頭8～18m、38～42m、62～70m范圍內，受斷層、陷落柱等構造影響，回風巷受底板奧灰水影響，掘進存在安全隱患。

3 防治水技術

3.1 疏水降壓

底板采用疏水降壓，通過鉆孔將底板巖層中的奧灰?guī)r水提前釋放，水位降低到安全線以下，從而達到防治水的目的。疏水降壓鉆孔參數(shù)如表4 所示。

表4 疏水降壓鉆孔參數(shù)

工作面鉆孔采用螺桿馬達定向鉆進，鉆進時螺桿馬達利用傳動軸帶動鉆頭底部向巖層底板鉆進，可實時調整轉動的方向角，從而保證對鉆孔的方向進行準確的控制。通過調整參數(shù)確定最佳的鉆孔效果，鉆孔參數(shù)如表5 所示。

表5 鉆孔工藝參數(shù)

鉆孔施工至N1201 工作面回風巷底板奧陶系含水層時出水量開始增大?；仫L巷超前迎頭8～18m、38～42m、62～70m 范圍內初始水量分別為58m3/h、39m3/h、66m3/h，初始水壓分別為0.73MPa、0.57MPa、0.84MPa。自2017年8月以來，經過13個月持續(xù)疏放，底板承壓水涌水量和水壓有了明顯降低，呈現(xiàn)前期降低速率快、后期緩慢下降的趨勢。截至2018 年9月，超前迎頭8～18m 范圍注漿封孔前，鉆孔涌水量為58m3/h，水壓為0.73MPa。超前迎頭8～18m 范圍涌水量和水壓隨時間變化趨勢圖如圖3 所示。

由圖3 可知，采用疏水降壓措施對超前迎頭8～18m 范圍進行探放水后，水量和水壓均有大幅度下降，涌水量為12m3/h，水壓0.13MPa。由此可知，采用物探坑透探測技術和鉆探技術探測的富水異常區(qū)域底板含水層富水性強，通過鉆孔探放水實現(xiàn)了對底板覆水異常區(qū)域的疏水降壓。

圖3 3#鉆孔水量和水壓隨時間變化圖

3.2 注漿改造

采用注漿改造技術防治底板承壓水，其原理是利用注漿液將巷道圍巖中原來被承壓水占據(jù)的裂隙形成阻水整體，將導水裂隙封堵，底板注漿也進一步可以提高底板隔水層的厚度，提高抗壓強度與抗突水能力，避免發(fā)生礦井突水事故，保證礦井的安全生產。

在N1201 工作面回風巷底板深60m 以下布置鉆孔，直徑為Φ120mm，兩巷均采用垂直孔深為15m 套管，套管的孔徑為Φ100mm，管套以下為裸孔，孔徑為Φ75mm。對巷道底板進行注漿改造，注漿液采用配比為1:1 的水泥漿液，1t 水泥漿液配比37.5g 速泥劑。注漿壓力為15MPa，進漿量小于30L/min，穩(wěn)定時間20min 后，凝固時間30h 以上可進行透孔。當涌水量小于0.2m3/h 后，注漿視為合格，停止注漿。否則，必須進行重復注漿，以此來保證注漿效果，實現(xiàn)防治底板承壓水的目的。

4 防治效果檢驗

N1201 工作面回風巷富水異常區(qū)域采用疏水降壓與注漿改造后，不僅減少導水裂隙帶，提高了底板的抗水強度，還能超前探放底板富水區(qū)域含水層水，使回風巷底板含水層水量和水壓均有大幅度下降。疏水降壓與注漿改造相結合的防治水措施具有良好的防治水效果，對礦井的安全生產具有十分重要的作用。

5 結論

（1）以余吾煤礦N1201 工作面回風巷為研究對象，采用物探技術對礦井富水異常區(qū)域進行了超前探測，得到回風巷超前迎頭8～18m、38～42m、62～70m 范圍為水文地質異常區(qū)域。對富水異常區(qū)域采用鉆探技術進行驗證，結果表明，受斷層、陷落柱等構造影響，回風巷超前迎頭8～18m、38～42m、62～70m 范圍受底板承壓水影響，存在突水威脅。

（2）在N1201 工作面回風巷富水異常區(qū)采用疏水降壓與注漿改造的防治措施進行超前防治水，并進行效果檢驗。結果表明，超前迎頭8～18m 范圍初始涌水量為58m3/h，水壓為0.73MPa，疏水降壓和注漿改造后鉆孔涌水量為10m3/h，水壓0.11MPa，有效降低了巷道底板含水層涌水量。