霍檳檳 劉俊生 馮 沖

（1.義馬煤業(yè)集團(tuán)汝陽(yáng)天澤金鼎煤業(yè)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471000；2.義馬煤業(yè)集團(tuán)股份有限公司，河南 義馬 472300；3.義馬煤業(yè)集團(tuán)孟津煤礦有限責(zé)任公司，河南 洛陽(yáng) 471000）

新安煤田主要受奧陶系上段灰?guī)r水威脅，歷史上多次發(fā)生突水事故，造成重大損失。為防止突水事故發(fā)生，目前主要采用底板注漿改造，對(duì)奧灰上段灰?guī)r水進(jìn)行治理。孟津煤礦在12011、11050、12070 工作面應(yīng)用底板注漿改造技術(shù)治理水害，工作面均安全回采，底板奧灰涌水量均小于20 m3/h，取得明顯的水害治理效果[1-5]。

1 工作面概況

12070 工作面位于12 采區(qū)，主采二1 煤層，沿煤層傾向布置，走向長(zhǎng)度118～200 m，傾斜長(zhǎng)度867 m，可采儲(chǔ)量69 萬(wàn)t。工作面標(biāo)高-245～ -320 m，地表高程為+363.5～+428.8 m，最大采深689 m。地表為丘陵地帶。工作面水文地質(zhì)條件復(fù)雜，煤巖層傾向130°～140°，傾角3°～10°。工作面主要受底板奧陶系灰?guī)r水威脅，水壓3.4～5.5 MPa，上距二1 煤層57.7～65.3 m，平均60.3 m。

2 注漿鉆孔地質(zhì)信息分析

12070 工作面采用40 m×40 m 方格網(wǎng)布置鉆孔，進(jìn)行“網(wǎng)格化”式探查和注漿的技術(shù)，注漿鉆孔254 個(gè)（其中35 個(gè)干孔），鉆探工程量36 395.2 m，總涌水量3554 m3/h，注漿干料量25 851.62 t。注漿改造控制面積0.225 km2，鉆孔分布密度為1131 個(gè)/km2，萬(wàn)噸煤鉆孔數(shù)為3.7 個(gè)，萬(wàn)噸煤鉆孔進(jìn)尺數(shù)為527.5 m，單位注漿量為0.115 t/m2。

2.1 鉆孔水文信息分析

（1）鉆孔出水量分析。219 個(gè)出水鉆孔中：涌水量Q＜5 m3/h 的鉆孔111 個(gè)，占比為50.7%；5 m3/h≤Q＜10 m3/h 的 鉆 孔29 個(gè)， 占 比 為13.2%；10 m3/h≤Q＜30 m3/h 鉆孔43 個(gè)，占比為19.6%；30 m3/h≤Q＜50 m3/h 鉆 孔17 個(gè)，占比 為7.8%；50 m3/h≤Q＜100 m3/h 鉆 孔10 個(gè)，占比為4.6%；涌水量Q≥100 m3/h 鉆孔9 個(gè)，占比為4.1%。工作面切眼南110～230 m 范圍為底板奧灰徑流帶，呈近東西條帶狀展布。

（2）鉆孔水壓分析。219 個(gè)出水鉆孔中：水壓≤4.5 MPa 鉆孔59 個(gè)，占比26.9%；4.5～5.0 MPa鉆孔123 個(gè)，占比56.2%；水壓≥5.0 MPa 鉆孔37 個(gè)，占比16.9%。12070 工作面切眼南200 m 附近為高水壓區(qū)。

（3）鉆孔水溫分析。219 個(gè)出水鉆孔中：水溫28～32 ℃鉆孔96 個(gè)，占比43.8%；水溫32～35 ℃鉆孔101 個(gè)，占比46.1%；水溫≥35 ℃鉆孔22 個(gè)，占比10.1%。12070 工作面切眼南300～350 m 范圍為低水溫區(qū)。

2.2 鉆孔注漿信息分析

（1）鉆孔注漿量分析。254 個(gè)鉆孔中注漿鉆孔103 個(gè)，占比40.6%。其中，注漿量＜10 t 鉆孔10個(gè)，占比9.7%；注漿量10～50 t 鉆孔21 個(gè)，占比20.4%；注漿量50～100 t 鉆孔27 個(gè)，占比26.2%；注漿量100～500 t 的鉆孔31 個(gè)，占比30.1%；注漿量≥500 t 鉆孔14 個(gè)，占比13.6%。注漿量大于100 t 的鉆孔有45 個(gè)，注漿量合計(jì)23 252.13 t，占總注漿量的89.9%。12070 工作面切眼南100～300 m范圍為注漿量大區(qū)。

（2）鉆孔注漿灰水干料比值分析?？傋{干料/鉆孔總出水量為7.27。其中注漿干料量與鉆孔涌水量比值（灰水比）：灰水比≥3 的鉆孔69 個(gè)，占比67%；3 ＞灰水比≥2 的鉆孔10 個(gè)，占比9.7%；2 ＞灰水比≥1 的鉆孔9 個(gè)，占比8.7%；灰水比＜1的鉆孔15 個(gè)，占比14.6%。膠4-3#孔，涌水量為50 m3/h，注干料2 996.5 t，注漿干料/單孔涌水量為59.9，注漿時(shí)間95 d。

3 工作面底板危險(xiǎn)性分析

3.1 工作面底板垂向?qū)苑治?/h3>

對(duì)鉆孔涌水量及其垂向分布特征進(jìn)行分析（如圖1），可以了解工作面底板導(dǎo)水性及相應(yīng)危險(xiǎn)性。根據(jù)鉆孔涌水量在不同垂深的分布顯示：底板出水點(diǎn)多集中在底板以下50～100 m（即奧灰含水層上部）。工作面底板淺部富水量較小，隨著底板垂深的增加，其明顯增大，在底板以下100 m 附近（即在進(jìn)入奧灰頂界面下40 m），出水量達(dá)到最大。

圖1 12070 工作面底板導(dǎo)水性分布圖

3.2 工作面平面危險(xiǎn)性分析

從工作面開(kāi)切眼到終采線(xiàn)的順序，沿工作面傾向（推進(jìn)方向）繪制出水鉆孔涌水量和注漿量分布圖（圖2、圖3），經(jīng)綜合對(duì)比分析如下（表1）：

圖2 12070 工作面沿傾向鉆孔涌水量分布圖

圖3 12070 工作面沿傾向鉆孔注漿量分布圖

表1 12070 工作面沿傾向鉆孔成果表

（1）12070 工作面切眼南0～90 m 和540～930 m 區(qū)段，單孔平均涌水量在2.3～8.7 m3/h，平均單孔注漿量在19.3～63.2 t，注漿量與涌水量比值在2.3～6.8，單位面積注漿量在0.005～0.11 t/m2。表明奧灰灰?guī)r富水性弱，巖溶不發(fā)育，為底板突水弱危險(xiǎn)區(qū)（安全區(qū)）。

（2）12070 工 作 面 切 眼 南120～180 m 和300～540 m 區(qū)段，單孔平均涌水量在11.6～8.5 m3/h，平均單孔注漿量在62.8～155.6 t，注漿量與涌水量比值在5.6～13.4，單位面積注漿量在0.15～0.17 t/m2。表明奧灰灰?guī)r富水性較弱，巖溶不發(fā)育，為底板突水中等危險(xiǎn)區(qū)（威脅區(qū)）。

（3）12070 工 作 面 切 眼 南90～120 m 和180～300 m 區(qū)段，單孔平均涌水量37.8～34.7 m3/h，平均單孔注漿量331.7～259.9 t，注漿量與涌水量比值為8.8～7.5，單位面積注漿量0.46～0.76 t/m2。表明奧灰灰?guī)r富水性強(qiáng)，巖溶發(fā)育，位于巖溶強(qiáng)徑流條帶，存在補(bǔ)給通道，為底板突水嚴(yán)重危險(xiǎn)區(qū)（危險(xiǎn)區(qū)）。

3.3 工程效果評(píng)價(jià)

（1） 突水系數(shù)評(píng)價(jià)。12070 工作面注漿改造前突水系數(shù)為0.084～0.10。鉆探成果顯示，注漿改造厚度為85.7～155.9 m，注漿改造后突水系數(shù)為0.035～0.064 MPa/m，突水系數(shù)均小于臨界值0.1 MPa/m。

（2）檢驗(yàn)孔評(píng)價(jià)。經(jīng)過(guò)3 個(gè)輪次施工檢驗(yàn)鉆孔65 個(gè)，重點(diǎn)對(duì)物探異常區(qū)、出水量大或注漿量大的區(qū)域和工作面鑲邊鉆孔施工區(qū)域進(jìn)行注漿效果驗(yàn)證，最后一輪檢驗(yàn)孔涌水量均小于10 m3/h（見(jiàn)表2）。

表2 12070 工作面檢驗(yàn)鉆孔成果表

（3）物探復(fù)查評(píng)價(jià)。經(jīng)對(duì)地面和井下瞬變電磁勘探的低阻異常區(qū)進(jìn)行鉆探注漿，后期委托專(zhuān)業(yè)公司對(duì)工作面底板注漿進(jìn)行了3 次瞬變電磁底板復(fù)查，均未發(fā)現(xiàn)異常，達(dá)到了探查注漿效果。

（4）回采驗(yàn)證。12070 工作面從2021 年2 月開(kāi)始回采，平均推進(jìn)度40 米/月，目前已安全回采至切眼南 457 m，未發(fā)生突水，工作面底板涌水量穩(wěn)定在20 m3/h，保證了工作面安全回采，底板注漿改造效果得到充分驗(yàn)證。

4 結(jié)論

（1）經(jīng)對(duì)鉆孔水溫、水壓、涌水量和注漿量等水文地質(zhì)信息進(jìn)行分析，底板富水性與涌水量和注漿量呈正相關(guān)，反映了奧灰?guī)r溶發(fā)育規(guī)律。

（2）通過(guò)對(duì)工作面底板危險(xiǎn)性進(jìn)行分析和工程注漿效果評(píng)價(jià)，工作面底板注漿效果顯著，能夠保證安全回采。