薄基巖綜采工作面頂板水、沙治理措施及效果

摘要：文章以焦作煤業(yè)集團(tuán)公司趙固一礦11131工作面回采作業(yè)為例，深入剖析薄基巖綜采工作面頂板水、沙治理措施和治理效果，并通過實(shí)踐應(yīng)用證明薄基巖條件下通過加強(qiáng)水文地質(zhì)工作，超前并有針對性完善防治水措施，完全可以預(yù)防頂板水害事故的發(fā)生，確保工作面安全、高效生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：薄基巖 綜采面 頂板水沙 治理措施

焦作煤業(yè)集團(tuán)公司趙固一礦為核定年生產(chǎn)能力415萬噸的礦井。礦井為立井開拓，井底車場水平標(biāo)高-525m，設(shè)計(jì)沿F16斷層煤柱兩側(cè)作兩組傾斜煤層大巷，通過大巷直接開掘工作面上、下順槽，實(shí)現(xiàn)全井田單翼盤區(qū)開采。礦井主采二1煤層，平均煤厚5.3m，傾角2～6°，礦井資源儲量373490kt，剩余可采儲量為176877kt。煤層埋藏深度410～860 m。煤層頂板基巖薄，表土層厚，底板灰?guī)r水壓4.4-8.3Mpa，主要含水層包括二1煤頂板砂巖含水層、風(fēng)化帶含水層和新近系中、底部砂、礫石含水層，底板L8、L2、O2灰?guī)r含水層。預(yù)計(jì)全礦井正常涌水量2377.36m3/h，最大涌水量2971.1m3/h。目前礦井實(shí)際涌水量為1578m3/h，其中包括L8灰?guī)r水、L9灰?guī)r水、頂板砂巖水和沖積層水。

11131工作面位于礦井-525m水平東翼，工作面井下位置北鄰東翼回風(fēng)大巷，東為未開采的11151工作面，西為回采結(jié)束的11111工作面，南為DF40斷層。為保證該工作面在薄基巖、厚沖積層條件下安全回采，將頂板水害事故造成的損失降到最低，采取了一系列防治水措施，保證了工作面安全生產(chǎn)。

1 工作面地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

工作面標(biāo)高-397～-468m，煤層傾角0.2°～8.2°，煤層結(jié)構(gòu)簡單。該工作面地質(zhì)構(gòu)造簡單，總體呈單斜構(gòu)造。工作面軌道順槽拐后603m處揭露D35斷層。D35斷層為正斷層，走向96°，傾向6°，傾角65°，落差0.5m。

11131工作面主要含水層有中奧陶統(tǒng)灰?guī)r巖溶裂隙含水層、太原組灰?guī)r含水層（L2灰?guī)r、L8灰?guī)r等）、二1煤層頂板砂巖含水層和沖積層含水層。

底板L8灰?guī)r水為工作面主要充水水源。底板L8灰?guī)r平均厚8.7m，局部巖溶發(fā)育，富水性較強(qiáng)，上距二1煤底板平均26m，水壓為4.5MPa，突水系數(shù)為0.173MPa/m，工作面回采時(shí)底板突水可能性極大，采取對底板L8含水層進(jìn)行注漿改造的措施，使其變?yōu)楦羲畬踊蛉鹾畬印?/p>

根據(jù)已探查資料顯示，11131工作面二1煤層頂板基巖厚度較薄，最薄的29.84m，最厚的57.7m，大占砂巖和風(fēng)化帶富水性較差。

2 11131工作面在預(yù)防頂板潰水潰沙方面所做的工作

2.1 送巷期間所做的工作

趙固一礦東翼頂板基巖薄，沖積層底部局部含水，為防止回采過程中發(fā)生潰水潰沙事故，工作面送巷過程中在上、下順槽鉆場內(nèi)布置頂板探查鉆孔，探查基巖厚度和沖積層底部富水性，前期共施工頂板探查孔13個(gè)，基巖厚度最薄29.84m，最厚57.7m，鉆孔進(jìn)入沖積層最大垂深24.87m，鉆孔最大水量1m3/h。

2.2 頂板物探情況

11131工作面貫通后，物探技術(shù)人員利用直流電法技術(shù)在11131工作面上、下順槽對工作面頂板進(jìn)行物探探查，共解釋四個(gè)低阻異常區(qū)域：11131工作面上順槽切眼附近異常區(qū)（長×寬=29m×7m）、上順槽距切眼南幫380m-460m異常區(qū)（長×寬=80m×12m）、下順槽距切眼南幫90m-180m異常區(qū)（長×寬=90m×11m）、下順槽距切眼南幫578-610m異常區(qū)（長×寬=32m×7m）。

2.3 物探異常區(qū)鉆探驗(yàn)證情況

對11131工作面上順槽切眼附近異常區(qū)在上順槽7號鉆場布置鉆孔進(jìn)行了驗(yàn)證，驗(yàn)證不存在危險(xiǎn)，工作面已經(jīng)安全回采通過。

下順槽距切眼南幫90m-180m異常區(qū)在下順槽6號鉆場布置鉆孔進(jìn)行探查，2#鉆孔施工時(shí)在垂深51m處出現(xiàn)了潰沙現(xiàn)象，潰沙量約3m3，根據(jù)該鉆孔的探查情況及D35斷層的發(fā)育情況，在2#鉆孔周圍以其潰沙位置為中心10m范圍內(nèi)加密布置了8個(gè)鉆孔，在該異常區(qū)及D35斷層裂隙帶共布置頂板探查鉆孔9個(gè)，探查基巖厚度都在40m以上，除了2#孔，其它鉆孔有沙但均未出現(xiàn)潰出現(xiàn)象，所有鉆孔水量均小于0.1m3/h。根據(jù)鉆孔密度、鉆孔揭露情況，分析工作面回采至該位置時(shí)不會存在大的安全危險(xiǎn)。

2.4 制定了《11131工作面頂板潰水潰沙應(yīng)急救援預(yù)案》

為進(jìn)一步加強(qiáng)11131工作面頂板潰水潰沙事故應(yīng)急救援工作，提高對頂板潰水潰沙事故的應(yīng)變和控制能力，確保搶險(xiǎn)工作高效有序地進(jìn)行，最大限度地減輕災(zāi)害造成的損失，現(xiàn)結(jié)合實(shí)際情況，制定了《11131工作面頂板潰水潰沙應(yīng)急救援預(yù)案》。預(yù)案中對頂板管理、排水系統(tǒng)、巷道支護(hù)、擋沙沉淀、通訊聯(lián)絡(luò)、壓風(fēng)自救、供水施救、人員定位、出水后的觀測分析、水溝及泵房管理、避災(zāi)路線等制定了措施。

3 11131工作面頂板出水及泥漿經(jīng)過

當(dāng)11131工作面回采至上巷77m、下巷85m時(shí)，工作面109#-119#架（靠近上巷端頭）前頂板出現(xiàn)淋水現(xiàn)象，初始水量約為4～5m3/h，水微黃、不含沙，持續(xù)到早8點(diǎn)45分左右，隨著117#、118#頂板冒落矸石，水量增大至13～15m3/h，主要集中于117#、118#架前，水中含有粘土，不含沙，至當(dāng)天18點(diǎn)25分水量逐漸減少至1m3/h，水變清，截至5日上午10點(diǎn)30分共54小時(shí)內(nèi)11131工作面頂板總計(jì)出水量約為210m3，平均每小時(shí)出水量3.9m3/h。

4 出水及泥漿原因分析

①工作面出水及泥漿位置位于D35斷層破碎帶內(nèi)，由于斷層破碎帶內(nèi)頂板破碎，極易溝通頂板含水層，因此回采破壞頂板后容易導(dǎo)通頂板水體。

②斷層破碎帶內(nèi)頂板破碎巖石極易冒落，從117#、118#架頂冒落物中發(fā)現(xiàn)有基巖風(fēng)化帶巖石和沖積層鵝卵石，分析判斷冒落高度已經(jīng)達(dá)到?jīng)_積層，形成了較大的導(dǎo)水通道。

5 應(yīng)急處置

發(fā)生事故后，立即組織利用化學(xué)漿向工作面頂板冒落區(qū)域注漿造假頂，期間安排對下順槽排水系統(tǒng)進(jìn)行了完善，10月4日中班恢復(fù)了生產(chǎn)。

6 下一步防止頂板潰水潰沙措施

①加強(qiáng)頂板物探探查，分析異常區(qū)域，為鉆探施工提供依據(jù)。

②針對物探異常區(qū)加密探查，認(rèn)真收集、分析鉆探資料，確認(rèn)采掘的安全風(fēng)險(xiǎn)度。

③進(jìn)一步完善薄基巖施工影響區(qū)域頂板潰水潰沙應(yīng)急預(yù)案，發(fā)生事故時(shí)將損失降到最低。

7 結(jié)語

11131工作面的安全、順利回采，說明薄基巖條件下通過加強(qiáng)水文地質(zhì)工作，超前并有針對性完善防治水措施，完全可以預(yù)防頂板水害事故的發(fā)生，并保證工作面安全、高效生產(chǎn)。

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