李彥軍

(山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司常村煤礦)

麥捷煤礦是常村煤礦的6個整合礦之一[1]，由于煤層開采年代間隔久遠(yuǎn)，呈現(xiàn)剩余儲量呈不規(guī)則分布、采空范圍大、煤層多、埋藏較淺等特點，加之開采圖紙資料不全、不實，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)存在不明老空和積水區(qū)，對安全生產(chǎn)等造成較大隱患[2-3]。礦井直流電透視法是以巖石導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)，通過在工作面一側(cè)巷道供電，在另一側(cè)巷道一定范圍內(nèi)接收而形成一個扇形掃描區(qū)，以此來達(dá)到探測工作面內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造及含水層富水性目的的方法[4-5]，在采區(qū)構(gòu)造探測和礦井突水、瓦斯突出、沖擊礦壓等地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測預(yù)報中應(yīng)用廣泛[6-7]。利用礦井直流電透視法在麥捷煤礦312配風(fēng)巷和205軌道順風(fēng)巷開展超前探測，效果良好，為巷道的安全掘進(jìn)提供技術(shù)保障。

1 工作區(qū)地質(zhì)概況

麥捷煤礦目前開采煤層為二疊系下統(tǒng)山西組3號煤，頂板為K砂巖，層位較穩(wěn)定，K砂巖上部為K8砂巖，之間層理水平交錯發(fā)育，厚41.24～65.85 m，平均54.34 m。K8砂巖頂至K10砂巖底,與下伏山西組呈整合接觸，厚41.28～77.87 m,平均61.40 m，厚度變化不大，由淺灰綠色—灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖，灰—灰白色中細(xì)粒砂巖組成。3號煤層底部K7砂體多為薄層狀細(xì)粒砂巖，側(cè)向上局部過渡為粉砂巖，厚度較小，潮汐層理發(fā)育，多向交錯層理發(fā)育，逆粒序，屬水下分支河道及河口遠(yuǎn)端壩沉積[8]。

2 水文地質(zhì)概況

水文地質(zhì)資料顯示，預(yù)計礦井內(nèi)煤層一次全高開采時產(chǎn)生的導(dǎo)水裂隙最大高度范圍為32.99～94.54 m，一般可以溝通上覆K8砂巖含水層，局部地段可溝通K10砂巖含水層。因此目前影響麥捷煤礦3號煤開采的主要充水水源為直接頂、上底K8、K10砂巖含水層[9]。礦井內(nèi)奧灰水水位標(biāo)高為650 m左右，目前3號煤層位于奧灰水壓力之下，屬帶壓開采，水頭高出3號煤層底板71.11(3 191孔)～332.90(3 152孔)m，但其間有119 m以上的隔水層相隔，若無構(gòu)造溝通或人為破壞，對煤層開采影響不大。但若有地質(zhì)構(gòu)造、破碎裂隙帶、封閉不良鉆孔等自然或人為因素導(dǎo)水通道存在的情況下，仍然存在奧灰水突水危險[10]。

3 工作方法

為盡量多方向了解不同角度的掘進(jìn)前方老空和積水區(qū)及其它類型富水區(qū)情況，確保巷道的掘進(jìn)安全，本次超前探測在312配風(fēng)巷和205軌道順風(fēng)巷各布置3個探測點、3個方向探測剖面(30°、0°、-30°)(圖1),探測范圍包括:①巷道迎頭前方100 m(探測方向0°)；②巷道迎頭前方頂板100 m(探測方向30°)；③巷道迎頭前方底板100 m(探測方向-30°)；④巷道迎頭前方左側(cè)幫、右側(cè)幫100 m。

圖1 312配風(fēng)巷/205皮順巷超前探測現(xiàn)場施工平面

4 異常及解譯

4.1 312配風(fēng)巷超前探測

(1)頂板。迎頭前方頂板(探測方向30°,探測深度100 m)度超前探測成果圖(圖2)可見，探測區(qū)域內(nèi)沒有明顯的異常，探測點右前方在斜長約60 m內(nèi)視電阻率值下降到2～4 Ω·m。推斷：①無老空與積水區(qū)，即迎頭前方頂板左側(cè)幫、右側(cè)幫和頂板各100 m的深度范圍內(nèi),無老空與積水區(qū)。②探測區(qū)域內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯的異常，由于阻值整體偏低，因此預(yù)計迎頭前方頂板右側(cè)(紅線區(qū)域所示范圍)內(nèi)可能存在少量弱富水現(xiàn)象,但對巷道掘進(jìn)安全生產(chǎn)無影響。

圖2 312配風(fēng)巷迎頭前方頂板超前探測成果

(2)巷道水平方向。迎頭順層0°方向(探測方向0°,探測深度100 m)超前探測成果圖(圖3)可見，探測區(qū)域內(nèi)相對低阻的異常區(qū)域增多，探測點左前方40 m外、近正前方60 m外、右前方約60 m外的阻值降到1～3 Ω·m，與30°探測結(jié)果橫向?qū)Ρ?，推斷此處富水性略有增加，可能局部存在少量弱富水現(xiàn)象,但對巷道掘進(jìn)安全生產(chǎn)無影響。綜合推斷：無老空與積水區(qū)，即迎頭前方左側(cè)幫、右側(cè)幫各100 m的深度范圍內(nèi)無老空與積水區(qū)。

圖3 312配風(fēng)巷迎頭前方頂板超前探測成果

(3)底板。迎頭底板向下30°方向(探測方向-30°,探測深度100 m)超前探測成果圖(圖4)與圖2、圖3相比，探測區(qū)域內(nèi)相對低阻的區(qū)域有向左偏的趨勢，富水性相對變得更弱。因此推斷該方向探測范圍內(nèi)富水性較差。綜合推斷:①無老空與積水區(qū)，即迎頭前方底板左側(cè)幫、右側(cè)幫和頂板各100 m的深度范圍內(nèi),無老空與積水區(qū)。②探測區(qū)域內(nèi)相對低阻的區(qū)域有向左偏的趨勢，富水性相對變得更弱。對巷道掘進(jìn)安全生產(chǎn)無影響。

圖4 312配風(fēng)巷迎頭前方底板超前探測成果

(4)探測結(jié)果。在312配風(fēng)巷道迎頭正前方探測區(qū)域內(nèi)，即巷道迎頭前方100 m、巷道迎頭前方頂板100 m、 巷道迎頭前方底板100 m和巷道迎頭前方左側(cè)幫、右側(cè)幫100 m內(nèi)，均無老空與積水區(qū)；基本沒有其它類型的富水區(qū),對巷道掘進(jìn)安全生產(chǎn)無影響。

4.2 205軌道順風(fēng)巷超前探測

(1)頂板。迎頭前方頂板(探測方向30°,探測深度100 m)超前探測成果圖(圖5)上，探測區(qū)域內(nèi)沒有明顯的異常，在巷道迎頭正前方視電阻率反映均出現(xiàn)高阻現(xiàn)象，分析富水的可能性不大，對巷道掘進(jìn)安全生產(chǎn)無影響。綜合推斷：①無老空與積水區(qū)，即迎頭前方頂板左側(cè)幫、右側(cè)幫和頂板各100 m的深度范圍內(nèi),無老空與積水區(qū)。②探測區(qū)域內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯的異常，在巷道迎頭正前方富水的可能性不大，對巷道掘進(jìn)安全生產(chǎn)無影響。

圖5 205軌道順風(fēng)巷迎頭前方頂板超前探測成果

(2)巷道水平方向。迎頭順層0°方向(探測方向0°,探測深度100 m)超前探測成果圖(圖6)顯示，在探測范圍內(nèi)順層巷道右側(cè)50～100 m范圍內(nèi)出現(xiàn)比較明顯的低阻異常，分析該范圍內(nèi)可能存在局部富水現(xiàn)象，但低阻異常與圖5異常信息不連續(xù)，故應(yīng)無老空與積水區(qū)。綜合推斷：①無老空與積水區(qū)，即迎頭前方左側(cè)幫、右側(cè)幫各100 m的深度范圍內(nèi),無老空與積水區(qū)。②在探測范圍內(nèi)順層巷道右側(cè)50～100 m范圍內(nèi)可能存在局部富水現(xiàn)象，需要進(jìn)一步驗證。

圖6 205軌道順風(fēng)巷迎頭前方順層超前探測成果

(3)底板。迎頭底板向下30°方向(探測方向-30°,探測深度100 m)超前探測成果圖(圖7)顯示，在巷道迎頭前方100 m范圍，阻值較高，賦水的可能性不大。綜合推斷：①無老空與積水區(qū)，即迎頭前方底板左側(cè)幫、右側(cè)幫和頂板各100 m的深度范圍內(nèi)，無老空與積水區(qū)。②在探測范圍內(nèi)，也無其它類型的富水區(qū)。

圖7 205軌道順風(fēng)巷迎頭前方底板超前探測成果

(4)探測結(jié)果。在205軌道順風(fēng)巷道迎頭正前方探測區(qū)域內(nèi)，即巷道迎頭前方100 m、巷道迎頭前方頂板100 m、 巷道迎頭前方底板100 m和巷道迎頭前方左側(cè)幫、右側(cè)幫100 m內(nèi)，均無老空與積水區(qū)；在在探測范圍內(nèi)順層巷道右側(cè)50～100 m范圍內(nèi)可能存在局部富水現(xiàn)象。

(5)驗證。在205軌道順風(fēng)巷內(nèi),沿迎頭順層0°方向向右側(cè)幫打鉆90 m，鉆孔有水流出，出水量約2.3 m3/h；鉆孔未發(fā)現(xiàn)老空與積水區(qū)。

5 結(jié) 論

(1)在312配風(fēng)巷和205軌道順風(fēng)巷的巷道迎頭正前方探測區(qū)域內(nèi)，即巷道迎頭前方100 m、巷道迎頭前方頂板100 m、 巷道迎頭前方底板100 m和巷道迎頭前方左側(cè)幫、右側(cè)幫100 m內(nèi)，均無老空與積水區(qū)。

(2)探測結(jié)果顯示205軌道順風(fēng)巷順層巷道右側(cè)50～100 m范圍內(nèi)可能存在局部富水現(xiàn)象，經(jīng)鉆孔驗證，出水量約2.3 m3/h。

(3)礦井直流電透視法在探測巷道迎頭前方有無老空和積水區(qū)及其它類型富水區(qū)分布，該探測結(jié)果對保障巷道的掘進(jìn)安全方面行之有效。