神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)石槽村煤礦11采區(qū)集中超前疏放水研究

蔣學(xué)明 馬進(jìn)勇

摘要：石槽村煤礦水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜型，工作面超前疏放水水量較大，給工作面及礦井排水系統(tǒng)造成一定困難。礦井回風(fēng)斜井井底聯(lián)絡(luò)巷位于張家廟向斜軸部x即11采區(qū)前期工作面最低洼處，該處排水順暢且耗資較低，在此處超前疏放水可減少后期幾個(gè)工作面超前疏放水工程量且減輕后期工作面排水系統(tǒng)和礦井排水系統(tǒng)的壓力。

關(guān)鍵詞：超前疏放水；向斜；排水系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TD742.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）17-0159-02

111采區(qū)概況

11采區(qū)位于石槽村井田中部，含煤地層上部，南北走向長3 405~5 770 m，東西寬1 991~3 142 m，總面積達(dá)10.4 km2，地面標(biāo)高在166~1 425 m之間，主采煤層為2-1煤、2-2煤、3煤，總儲(chǔ)量為5 920萬 t。

1.1構(gòu)造

11采區(qū)內(nèi)重要褶曲有：鴛鴦湖背斜、張家廟向斜、張家廟背斜。同時(shí)在井田南部斷層較為集中的地方，特別是新堿溝子正斷層附近，局部形成NNW向波狀起伏。

①鴛鴦湖背斜：為礦區(qū)及井田內(nèi)主要含煤建造，背斜軸走向北西15 ?，背斜在走向上向南傾伏，兩翼不對(duì)稱，西翼傾角略大于東翼，在該背斜軸以西，含煤地層呈向西傾的單斜構(gòu)造，傾角30 ?~38 ?，與長梁山馬家灘向斜西翼構(gòu)成完整的長梁山馬家灘向斜構(gòu)造；軸線與長梁山馬家灘向斜軸基本平行。背斜東翼地層傾角存在一定變化，自10勘探線以南受次一級(jí)褶曲影響，傾角較陡達(dá)22 ?~30 ?，10勘探線以北傾角10 ?~18 ?。該背斜在井田內(nèi)長5 600 m，貫穿井田南北，向北延入梅花井井田，向南進(jìn)入紅柳井田。褶曲波幅150~320 m。屬區(qū)域性褶曲，該背斜在井田內(nèi)控制程度極高，為可靠構(gòu)造。

②張家廟向斜：位于先期開采地段南部，由南向北延展至1005孔以北逐漸變緩消失，向斜軸走向北西13 ?~S4勘探線轉(zhuǎn)北西34 ?，向南傾伏，區(qū)內(nèi)延展長度3 800 m，井田內(nèi)2 900 m，最大褶曲波幅220 m。向斜兩翼不對(duì)稱，西翼緩東翼陡，西翼傾角10 ?~15 ?，東翼傾角20 ?~30 ?，煤層最大埋深（井田外）二煤850 m，六煤1 000 m，十八煤1 150 m。該向斜屬鴛鴦湖背斜東翼上次一級(jí)構(gòu)造。本次疏放水施工主要集中于向斜軸軸部。

③張家廟背斜：位于先期開采地段南部，軸線走向北40 ?西，但中段有扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，背斜軸呈平緩波狀向南傾伏，區(qū)內(nèi)延展長約4 400 m，井田內(nèi)約2 400 m，西翼傾角約20 ?~30 ?，東翼傾角約3 ?~8 ?，西陡東緩。最大波幅220 m。該背斜屬鴛鴦湖背斜東翼上次一級(jí)構(gòu)造。

1.2煤層

井田內(nèi)延安組含煤地層平均總厚335.37 m，含煤27層，平均總厚31.41 m，含煤系數(shù)為9.4%。其中編號(hào)煤層20層，可采煤層平均總厚28.18 m。11采區(qū)集中超前疏放水主要涉及可采煤層特征如下：

①煤分布范圍內(nèi)大部可采，可采厚度0.87~3.49 m，平均1.88 m，中厚煤層，可采區(qū)內(nèi)煤層厚度由西向東，自北向南有增厚趨勢，但總體變化不大；井田內(nèi)含一層夾矸，夾矸最大厚度0.24 m，煤層結(jié)構(gòu)簡單，可采區(qū)內(nèi)屬穩(wěn)定煤層。

②煤基本全井田可采，距2-1煤1.88~21.74 m，平均11.22 m。可采厚度1.01~8.11 m，平均3.67 m，屬中厚-厚煤，厚煤層主要分布在鴛鴦湖背斜軸以西，中厚煤層分布在鴛鴦湖背斜軸以東，薄煤層靠近井田東部邊界，煤層厚度自東向西逐漸變厚。煤層含0~3層夾矸，夾矸巖性以碳質(zhì)泥巖、泥巖為主，結(jié)構(gòu)以簡單-較簡單為主，屬穩(wěn)定煤層。做為先期開采煤層，疏放水工程是工作面回采的必要條件。

1.3含水層特征分析

通過對(duì)礦井水文地質(zhì)條件及112201工作面和112202工作面超前疏放水工作的分析，本區(qū)2-2煤開采后主要充水水源為煤層老頂直羅組下段砂巖孔隙裂隙承壓含水層。現(xiàn)對(duì)該承壓含水層水害形勢分析如下。

直羅組下段砂巖孔隙裂隙含水層為鴛鴦湖礦區(qū)區(qū)域性含水層。由于處于2-2煤老頂冒落導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育范圍之內(nèi)，因此是礦井主要防治水對(duì)象。根據(jù)勘探孔資料及探放水鉆孔資料統(tǒng)計(jì)，112201工作面及112202工作面2-2煤頂板距該含水層11.97~70.36 m，平均35.6 m，厚度分布較為均勻，巖性以粉砂巖、泥巖、薄層中細(xì)砂巖和煤層為主，為相對(duì)隔水層，分布規(guī)律為工作面兩側(cè)薄，中部厚；工作面上覆直羅組下段砂巖孔隙裂隙含水層厚度51.21~139.22 m，平均厚度76.38 m，厚度變化較大，總體分布規(guī)律為工作面北部薄，南部厚，其中工作面外側(cè)停采線附近S501鉆孔揭露厚度達(dá)139.22 m，直羅組下段砂巖孔隙裂隙含水層巖性主要為灰綠、藍(lán)灰、灰褐色夾紫斑的中、細(xì)粒砂巖和粉砂巖，夾少量的粗粒砂巖和泥巖，局部含礫；砂巖的成熟度較低，分選性差，接觸式膠結(jié)為主。

2疏放水可行性分析

影響11采區(qū)開采的主要充水含水層為頂板直羅組下段砂巖孔隙裂隙含水層，該含水層基本位于采動(dòng)冒裂帶之內(nèi)，屬層狀承壓水含水層。工作面回采后含水層中的水必然通過冒裂帶導(dǎo)入礦井，并且往往是瞬間沖擊水量大，后期水量迅速衰減甚至干枯。當(dāng)?shù)V井生產(chǎn)誘發(fā)該類含水層突水時(shí)，往往在總出水量有限的條件下給礦井帶來嚴(yán)重災(zāi)害。

根據(jù)《石槽村井田勘探報(bào)告》和112201工作面及112202工作面疏放水成果分析，直羅組砂巖含水層是以古封存地下水且以靜儲(chǔ)量為主、富水性弱-中等的層狀承壓水含水層，補(bǔ)給來源主要依靠淺部露頭區(qū)上部含水層(白堊系、第四系水)的補(bǔ)給，由于地下水水頭壓力較大，初見水量較大，但補(bǔ)給水量有限，因此對(duì)該含水層進(jìn)行提前疏放是可行的。含水層受地質(zhì)構(gòu)造影響較大，特別是張性斷層構(gòu)造附近，易形成富水區(qū)，水力聯(lián)系較好，易于疏放。

3疏放工程設(shè)計(jì)的原則和依據(jù)

3.1設(shè)計(jì)原則

①疏放水工程應(yīng)該與工作面巷道工程圍巖環(huán)境、構(gòu)造條件、采掘現(xiàn)狀相適應(yīng)。

②疏放水工程以盡可能提高疏放水量、消耗靜儲(chǔ)量、削減水頭高度為目的，從而實(shí)現(xiàn)工作面采后涌水平穩(wěn)泄出。

③疏水鉆孔裸孔段應(yīng)盡可能多地穿過疏放目的層，疏水孔應(yīng)全面覆蓋，且孔間干擾盡可能達(dá)到最大值。

④疏水鉆孔的布設(shè)應(yīng)根據(jù)張家廟向斜延展情況，局部進(jìn)行鉆孔密度調(diào)整。

⑤實(shí)際施工過程中應(yīng)根據(jù)前期鉆孔涌水量與疏水降壓效果進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整鉆孔布置方式。

3.2設(shè)計(jì)依據(jù)

①《石槽村井田勘探報(bào)告》。

②《112201工作面頂板疏放水設(shè)計(jì)及研究》。

③《112201工作面疏放水資料》。

④《煤礦防治水規(guī)定》及《煤礦防治水規(guī)定釋義》。

4疏放水鉆孔設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用井下群孔疏放鉆孔布署，設(shè)計(jì)鉆孔均為上仰孔，從井底回風(fēng)斜井聯(lián)絡(luò)巷向直羅組下段“七里鎮(zhèn)”砂巖含水層呈扇形布置。計(jì)7個(gè)鉆孔，鉆孔參數(shù)及位置詳見表1及TQ鉆場鉆孔平面布置圖（圖略）。

5結(jié)語

11采區(qū)集中超前疏放水單孔最大涌水量達(dá)390 m3/h，且持續(xù)時(shí)間較長，雖然短時(shí)間內(nèi)礦井涌水量較大，但是為后期的112202、112203、112205、112206等工作面的超前疏放水工程奠定了一定的基礎(chǔ)，使得后期各個(gè)工作面超前疏放水工程量將很大程度的減少，同時(shí)也為工作面的回采安全提供了一定的保障，并且很大程度的解決了后期工作面排水困難的問題，為礦井節(jié)省了相當(dāng)可觀的人力、物力和財(cái)力。

參考文獻(xiàn)：

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