杜旭東

（山西煤炭運銷集團和尚嘴煤業(yè)有限公司，山西 大同 037000）

1 概況

和尚嘴煤業(yè)于2010 年3 月9 日以大同市南郊區(qū)峰子澗和尚嘴煤礦為主體礦兼并紅石灣煤礦、黃土溝村北陽坡煤礦、小南頭碾子溝煤礦重組整合而成，批準開采礦種為煤，批采侏羅系2～14 號煤層，生產(chǎn)規(guī)模60×104t/a，煤礦面積7.4901km2，2014 年11 月通過項目竣工驗收。位于大同市南郊區(qū)高山鎮(zhèn)峰子澗村，大同煤田西側，馬脊梁勘探區(qū)北部。本井田地處黃土高原，其地貌形態(tài)為低山丘陵，北勢西高東低，呈黃土梁地貌特征，侵蝕沖刷強烈，“V”字型溝谷發(fā)育。井田周邊礦井有：北西角的枯樹村西梁煤礦，北東角的櫻臺溝煤礦、新高峰煤礦，東南角的北村碾子溝煤礦，西南角的桃柏溝煤礦，還有南部的礦區(qū)峰子澗煤礦，均已關閉多年，2～12#煤層已大部分采空，根據(jù)走訪調(diào)查及地面物探可知部分低洼區(qū)域有采空積水，我礦根據(jù)走訪調(diào)查資料結合地面及井下瞬變電磁法物探成果對老空水疑似區(qū)進行鉆探驗證。

2 技術方法

2.1 瞬變電磁法超前物探

目前，煤礦瞬變電磁法常用的工作裝置形態(tài)有兩種，一是重疊回線，另一種是中心回線。重疊回線裝置對形成的水文地質(zhì)異常體響應強且施工方便，但收發(fā)線圈之間存在著較強的互感效應，一次場影響嚴重；中心回線裝置線圈間互感效應小，消除了一次場影響，但二次場信號相對較弱，對水文地質(zhì)異常體識別不如重疊回線。

故煤礦井下掘進工作面常采重疊回線裝置進行超前瞬變電磁法探測，采用多匝數(shù)小回線測量裝置，裝置參數(shù)主要有：回線邊長大小、回線匝數(shù)、疊加次數(shù)等。一般在施工前可通過試驗加以確定。原則上根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，以能夠充分發(fā)揮儀器性能，有效地完成水文地質(zhì)探測任務。

為了證實瞬變電磁法物探、鉆探相結合的實用性和能有效查清井下水文地質(zhì)情況，山西煤炭運銷集團和尚嘴煤業(yè)在該礦西盤區(qū)8105 工作面2105 運輸順槽500m 處進行超前瞬變電磁物探工作。本次瞬變電磁物探工作使用的是武漢地大TEMHZ75礦用本安型瞬變電磁儀和TEMJF50 大功率礦用隔爆兼本安型瞬變電磁儀配套設備。重疊回線裝置，發(fā)射線圈和接收線圈均使用多匝1.5m×1.5m 矩形回線，發(fā)射線框為4 匝，接收線框為40匝，供電電流檔為50A，供電脈寬10ms，采樣率4μs。每個測點至少采用30次疊加方式提高信噪比，確保了原始數(shù)據(jù)的可靠性。在巷道掘進迎頭方向測線3條線（順層方向、頂板30°、底板30°），每條測線11個物理點，總計33個物理點；物探方法如圖1所示。

圖1 井下物探施工示意圖

2.2 物探成果

根據(jù)山西煤炭運銷集團和尚嘴煤業(yè)8105 工作面2105運輸順槽500m處物探成果顯示（如圖2所示），頂板30°方向低阻異常區(qū)分別位于掘進頭前方100～150m范圍，右側50～90m 區(qū)域、掘進頭前方80～120m 范圍，右側70～120m 區(qū)域，右側低阻異常區(qū)特征較強，異常形態(tài)呈現(xiàn)小范圍圓形分布；順層方向低阻異常區(qū)位于掘進頭前方100～150m 范圍，右側0～100m 區(qū)域，異常區(qū)較為明顯，異常形態(tài)呈現(xiàn)小范圍圓形分布，低阻異常特征較強；底板30°方向低阻異常區(qū)位于掘進頭前方100～150m 范圍，左側40～100m 區(qū)域，異常區(qū)較為明顯，異常形態(tài)呈現(xiàn)小范圍圓形分布，低阻異常特征較強；順層方向的低阻異常區(qū)最為明顯，該處為原北陽坡煤礦破壞區(qū)，因此推斷可能為采空區(qū)積水導致該區(qū)域顯示低阻異常。

圖2 2105順槽472m物探成果圖

2.3 鉆探驗證

根據(jù)兼并重組地質(zhì)報告及四鄰調(diào)查情況可知，西盤區(qū)為原大同市南郊區(qū)高山鎮(zhèn)黃土溝村北陽坡煤礦，2號、11-2、12-2煤層全部采空，對應8105 工作面布置有原北陽坡煤礦舊巷及暗斜井，由11-2號煤層延伸至14號煤層，為進一步確認低阻異常區(qū)，對應異常區(qū)進行布鉆驗證。根據(jù)8105工作面2105運輸順槽500m處物探成果為依據(jù)，2105運輸順槽掘進至530m探水線位置向前進行超前鉆探（探水線60m 處），安裝止水套管進行鉆探驗證；布置兩個物探異常區(qū)驗證孔，鉆探原始記錄顯示右孔65m 見水（鉆孔水壓0.06MPa，有臭雞蛋氣味）；結合走訪調(diào)查和鉆探成果推斷2105運輸順槽前方低阻異常區(qū)為原北陽坡煤礦老空區(qū)，經(jīng)鉆孔排水后確認老空區(qū)內(nèi)無水無有害氣體后掘進揭露顯示，8105 工作面內(nèi)部布置有多條原北陽坡煤礦舊巷。

2.4 化探跟進

針對鉆探出水孔我礦進行水質(zhì)化驗分析，化驗結果顯示鉆孔水pH值5.81，推斷為老空水。經(jīng)對采空區(qū)積水排放后，實際揭露情況可知前方為原北陽坡煤礦舊巷，在2105 運輸順槽530m 處施工臨時水倉，利用探放水止水套管共排放同層及上覆12#層老空水25000m3，消除老空水害對該區(qū)域的威脅。

3 結語

為了加強煤礦防治水工作，防止和減少事故，保障職工生命安全和健康，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦防治水細則》等規(guī)定要求，我礦在煤礦防治水工作中始終堅持預測預報、有掘必探、先探后掘、先治后采的原則，根據(jù)不同水文地質(zhì)條件，采取探、防、堵、疏、排、截、監(jiān)等綜合防治措施，及時改進防治水手段。有效運用物探、鉆探等各種探放水手段開展防治水工作，由過程治理向源頭預防、局部治理向區(qū)域治理、井下治理向井上下結合治理、措施防范向工程治理、治水為主向治保結合的轉(zhuǎn)變，構建理念先進、基礎扎實、勘探清楚、科技攻關、綜合治理、效果評價、應急處置，保障礦井安全生產(chǎn)。