董一鵬

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)公司晉華宮礦，山西 大同 037016）

工作面回采過程中，對(duì)工作面水害情況了解不夠透徹，嚴(yán)重影響工作面回采安全[1-3]。傳統(tǒng)探放水鉆孔施工工程量大，且存在探水盲區(qū)，無法滿足工作面水害整體防治要求[4-8]。

晉華宮煤礦8714工作面運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽掘進(jìn)過程中，存在涌水異常的現(xiàn)象，工作面中間位置水害情況無法把握。為解決以上問題，現(xiàn)采用綜合物探的方法對(duì)工作面水害情況進(jìn)行探測(cè)研究。

1 礦井及8714工作面水文地質(zhì)概況

晉華宮煤礦隸屬于山西大同煤業(yè)有限公司，礦井可采存儲(chǔ)量為1.5億t，屬于高瓦斯礦井。目前礦井開采至307盤區(qū)，8714工作面為備采工作面。8714工作面走向長1560 m，傾向長196 m，所采煤層為12-2#層，距離上覆11#煤層平均距離25 m。12-2#煤層平均厚度4.5 m，平均傾角5°，煤層直接頂板為細(xì)砂巖，平均厚度2.7 m。根據(jù)水文地質(zhì)報(bào)告可知，12-2#層307盤區(qū)灰?guī)r水位900 m，工作面帶壓0.8 MPa，隔水層厚度29.17 m，最大突水系數(shù)為0.006～0.034 MPa/m，低于0.06 MPa/m。一般情況下，含灰?guī)r溶水不會(huì)底板突水，突水危險(xiǎn)性較小。

工作面區(qū)域存在4個(gè)斷層。其中，F(xiàn)1斷層為正斷層，斷距2.5 m，傾角70°，距離切眼253 m；F2斷層為正斷層，斷距1.7 m，傾角65°，距離切眼353 m；F3斷層為正斷層，斷距0.3 m，傾角60°，距離切眼964 m；F4斷層為正斷層，斷距0.5 m，傾角60°，距離切眼984 m。8714運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷掘進(jìn)至F4斷層時(shí)出現(xiàn)涌水量異常的現(xiàn)象，最大涌水量0.6 m3/h。

2 8714工作面水害物探及結(jié)果分析

為研究8714工作面水害情況，現(xiàn)采用物探的方法對(duì)8714工作面水害情況進(jìn)行探測(cè)分析。采用的物探儀器為WKT礦用本安型無線電波坑道透視儀。由于不同介質(zhì)對(duì)電磁波能量的吸收存在差異，根據(jù)相關(guān)研究可知，電阻率低的介質(zhì)對(duì)電磁波的吸收作用較大，當(dāng)巖層介質(zhì)中存在斷層、含水層等情況時(shí)，對(duì)電磁波會(huì)出現(xiàn)折射或反射的情況，從而導(dǎo)致電磁波能量損耗。WKT礦用本安型無線電波坑道透視儀正是利用不同介質(zhì)中電磁波信號(hào)傳輸差異性原理對(duì)巖層中地質(zhì)構(gòu)造、含水層等情況進(jìn)行物探研究，通過發(fā)射電磁波信號(hào)，然后對(duì)電磁波信號(hào)進(jìn)行接收，對(duì)衰減情況進(jìn)行反演分析，最終得出巖層中水文地質(zhì)情況及構(gòu)造情況。

物探過程如下：

（1）布置測(cè)點(diǎn)：分別在8714工作面運(yùn)輸順槽布置信號(hào)發(fā)射點(diǎn)，8714回風(fēng)巷布置信號(hào)接收點(diǎn)，發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)間距均為10 m。

（2）數(shù)據(jù)采集：8714運(yùn)輸順槽測(cè)點(diǎn)為發(fā)射信號(hào)點(diǎn)，8714回風(fēng)巷為接收點(diǎn)，對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。

測(cè)點(diǎn)布置情況如圖1。通過對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行反演分析，得出8714工作面電磁波吸收系數(shù)等值線圖如圖2。

圖1 8714工作面坑透測(cè)點(diǎn)布置圖

圖2 8714工作面坑透吸收系數(shù)等值線圖

根據(jù)圖2物探結(jié)果可知，距離切眼210 m位置點(diǎn)、450 m位置點(diǎn)存在電磁波衰減異?，F(xiàn)象，推測(cè)其中存在水害情況。其中距離切眼210 m位置區(qū)域存在電磁波衰減異常區(qū)域較大，推測(cè)出現(xiàn)以上情況主要原因?yàn)榇嬖谳^大裂隙帶，同時(shí)充水導(dǎo)致信號(hào)異常區(qū)域擴(kuò)大。對(duì)于兩個(gè)區(qū)域是否存在水害及水量大小無法確定，需要進(jìn)行鉆探驗(yàn)證。

3 8714工作面鉆探驗(yàn)證

為確定坑透效果，現(xiàn)分別在距離切眼210 m位置點(diǎn)、450 m位置點(diǎn)施工鉆孔，對(duì)水量進(jìn)行觀測(cè)。鉆孔設(shè)計(jì)如圖3，鉆孔參數(shù)見表1。

圖3 驗(yàn)證孔設(shè)計(jì)圖

表1 鉆孔參數(shù)表

不同鉆孔涌水量情況如圖4。

圖4 鉆孔涌水量統(tǒng)計(jì)圖

由圖4可以看出，距離切眼450 m位置點(diǎn)不存在水害情況，電磁波吸收數(shù)據(jù)異常主要由于該區(qū)域存在斷層構(gòu)造，斷層構(gòu)造斷距較大，出現(xiàn)電磁波異?，F(xiàn)象。距離切眼210 m位置水量較多，最大涌水量0.58 m3/h，經(jīng)過12 h的放水作業(yè)，鉆孔涌水量降低到0.11 m3/h。1#鉆孔、2#鉆孔僅僅為驗(yàn)證孔，依舊無法滿足探放水需要，該區(qū)域可能依舊存在大量水，因此需要進(jìn)一步補(bǔ)充鉆孔進(jìn)行探放水作業(yè)。3#

鉆孔和4#鉆孔涌水量較少，經(jīng)過12 h的放水，最終沒有水涌出，因此推測(cè)該區(qū)域無水害危險(xiǎn)性。水害主要位置點(diǎn)位距離切眼210 m位置點(diǎn)，后期補(bǔ)充探放水鉆孔，工作面回采前做好超前治理措施。

4 結(jié)語

運(yùn)用物探技術(shù)對(duì)8714工作面水害情況進(jìn)行探測(cè)，使用鉆探方法進(jìn)行驗(yàn)證，得出以下結(jié)論：

（1）8714工作面區(qū)域含水層水害影響較小，區(qū)域內(nèi)存在4個(gè)斷層構(gòu)造，會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)水通道，影響工作面安全生產(chǎn)。

（2）WKT礦用本安型無線電波坑道透視儀探測(cè)結(jié)果顯示，距離8714工作面切眼210 m位置點(diǎn)、450 m位置點(diǎn)存在信號(hào)異常，可能存在水害隱患。

（3）在8714工作面切眼210 m位置點(diǎn)、450 m位置點(diǎn)施工鉆孔并進(jìn)行涌水量觀測(cè)，結(jié)果顯示210 m位置點(diǎn)水量較多，450 m位置點(diǎn)水量較少，基本無水害影響，為工作面防治水提供了水文地質(zhì)依據(jù)。