湖下深部下組煤開(kāi)采水災(zāi)害防治技術(shù)研究

張校+朱宗磊

摘 要：濱湖煤礦16煤開(kāi)采隨深度增加，為了解決底板層壓水威脅，提出水害綜合防治技術(shù)保障161采區(qū)深部區(qū)域煤層的安全開(kāi)采。

關(guān)鍵詞：水害；奧灰水；綜合防治

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.256

1 問(wèn)題的提出

濱湖煤礦16煤開(kāi)采的過(guò)程中，多次出現(xiàn)涌（突）水現(xiàn)象，而且隨著開(kāi)采向西部發(fā)展，深度逐漸增加，底板奧灰承壓含水層水壓也越來(lái)越大，奧灰?guī)r溶水的突水危險(xiǎn)性也隨之增大，給礦井16煤的安全生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重的隱患。因此，對(duì)深部礦井16煤開(kāi)采提出水害綜合防治技術(shù)體系，保障16煤深部區(qū)域煤層的安全開(kāi)采。

2 礦井水文地質(zhì)概況

棗礦集團(tuán)濱湖煤礦所屬水文地質(zhì)單元為三面阻水，一面局部有側(cè)向弱補(bǔ)給的水文地質(zhì)單元。由于本區(qū)為封閉型水文地質(zhì)單元，上面廣布第四系，各基巖含水層與大氣降水無(wú)直接水力聯(lián)系。影響16煤開(kāi)采的主要含水層有直接頂板十下灰?guī)r、底板十四灰和奧灰含水層，由于奧灰含水層厚度大，分布廣，屬于區(qū)域含水層，是威脅16煤安全開(kāi)采主要的含水層。而且，自采區(qū)東向西16煤埋藏越來(lái)越深，底板奧灰含水層作用于煤層底板巖層的水頭壓力也隨之增加，向西奧灰突水危險(xiǎn)性也隨之增大。16煤至奧灰間的隔水層主要由泥巖、粘土巖、砂質(zhì)粘土、粉砂巖及灰?guī)r組成，厚度42.59～60.92m，平均55.54m，16煤底板隔水層的巖性組合即為多層復(fù)合式軟硬相間結(jié)構(gòu)，具有較好的隔水作用。

3 深部開(kāi)采水災(zāi)害綜合防治技術(shù)

3.1 底板承含水層水文地質(zhì)條件探查

開(kāi)展水文地質(zhì)勘查工作，查明各含水層的水文地質(zhì)條件。可利用井下物探、鉆探手段探查16煤頂、底板水文地質(zhì)條件，在井下物探工作的基礎(chǔ)上，在富水區(qū)域進(jìn)行井下鉆探工作。在分析探查煤層底板地質(zhì)、水文地質(zhì)條件成果的基礎(chǔ)上對(duì)巷道掘進(jìn)、工作面開(kāi)采的安全性進(jìn)一步進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（1）井下物探。在采區(qū)和工作面開(kāi)拓巷道形成后，要對(duì)受底板奧灰突水威脅的工作面進(jìn)行底板水文地質(zhì)條件探查。采用先進(jìn)的物探手段圈定奧灰富水區(qū)域，探查富水程度。對(duì)探測(cè)異常區(qū)進(jìn)行打鉆驗(yàn)證，并對(duì)富水區(qū)域進(jìn)行井下放水，減少水頭壓力。井下物探的施工也要與井下鉆孔施工相互結(jié)合，發(fā)揮最大效益。建立起物探“巷道-線(xiàn)”、“工作面-面”的水文地質(zhì)條件探查與防治技術(shù)。

（2）井下鉆探。井下布置鉆孔應(yīng)考慮不同的深度，不同地段，結(jié)合巷道布置等因素進(jìn)行綜合選擇，每個(gè)孔深度都應(yīng)達(dá)到奧灰含水層，施工的井下鉆孔應(yīng)盡可能結(jié)合其他目的布置，做到一孔多用。從施工的鉆孔中選留十四灰觀(guān)測(cè)孔、奧灰觀(guān)測(cè)孔，與已有的長(zhǎng)觀(guān)孔組成觀(guān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)十四灰、奧灰水位進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。利用施工的井下鉆孔、已有的水文觀(guān)測(cè)孔進(jìn)行奧灰放水試驗(yàn)，探查奧灰、十四灰的水文地質(zhì)條件、奧灰與十四灰的水力聯(lián)系。

（3）井下放水試驗(yàn)。在井下鉆孔及井田水文地質(zhì)觀(guān)測(cè)系統(tǒng)基本建立的基礎(chǔ)上，根據(jù)各個(gè)鉆孔的實(shí)際涌水量進(jìn)行一次奧灰井下放水試驗(yàn)。主要目的是查明十四灰與奧灰之間的水力聯(lián)系；查明奧灰含水層富水性及補(bǔ)徑排條件。

3.2 建立和完善礦井水文觀(guān)測(cè)系統(tǒng)

水文地質(zhì)觀(guān)測(cè)系統(tǒng)由水文地質(zhì)觀(guān)測(cè)孔和水位（壓）遙測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成。建立水文地質(zhì)觀(guān)測(cè)系統(tǒng)的目的是及時(shí)進(jìn)行奧灰水文動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的觀(guān)測(cè)，掌握奧灰水文動(dòng)態(tài)，為防治水決策提供基礎(chǔ)資料。

3.3 疏水降壓

十下灰是16煤的直接頂板和直接充水含水層，含水層水不需要任何通道就可以直接進(jìn)入到巷道和工作面，水量小，富水性差，自身補(bǔ)給有限。可采取疏干的方式防治十下灰水。

十四灰在16煤底板以下，為16煤的間接充水含水層。利用目前16煤巷道，在排水能力允許的前提下，在十四灰富水性探查的基礎(chǔ)上，在富水區(qū)域施工探水孔，疏放十四灰水，降低水頭壓力。在十四灰疏降時(shí)，疏降要和探查結(jié)合起來(lái)。本區(qū)所屬水文地質(zhì)單元為三面阻水，一面局部有側(cè)向弱補(bǔ)給的水文地質(zhì)單元。從較大范圍來(lái)講奧灰是一個(gè)封閉塊段，因此奧灰具有疏降的大環(huán)境。

3.4 合理留設(shè)斷層煤柱

開(kāi)采過(guò)程中要采取措施防止斷層帶突水。在探查煤層底板地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，針對(duì)地質(zhì)構(gòu)造，按照不同的落差留設(shè)防水煤柱。

3.5 局部注漿加固封堵斷層水害防治技術(shù)

由于斷層落差大，巖石破碎，造成涌水增大，且過(guò)斷層時(shí)易發(fā)生大面積塌落、冒頂，給巷道施工造成很大困難，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度，采用打鉆注漿堵水加固措施可保證巷道的順利掘進(jìn)。

3.6 改革采煤方法

改革采煤方法，合理選擇開(kāi)采方法和開(kāi)采技術(shù)，關(guān)鍵是選擇能減小底板采動(dòng)破壞程度的采煤方法及工藝，而減小底板采動(dòng)破壞深度的關(guān)鍵是減小開(kāi)采引起的礦山壓力。

3.7 完善排水系統(tǒng)

目前161西采區(qū)已建立起水倉(cāng)和排水系統(tǒng)。巷道、工作面涌水進(jìn)入161采區(qū)水倉(cāng)后經(jīng)161集中運(yùn)輸巷—-465軌道石門(mén)和-465軌道大巷進(jìn)入中央水倉(cāng)，然后排至地面。

3.8 進(jìn)行井下探放水工作

在采掘過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)水患險(xiǎn)情，應(yīng)及時(shí)發(fā)出水害通知單，并報(bào)告礦調(diào)度室，通知可能受水害威脅地點(diǎn)的人員撤到安全地點(diǎn)。采掘工作面探水前，必須編制探放水設(shè)計(jì)，確定探水警戒線(xiàn)，并采取防止瓦斯和其他有害氣體危害等安全措施。

4 結(jié)論

（1）采用了底板水害綜合防治關(guān)鍵技術(shù)措施，主要包括：總結(jié)了鉆探“點(diǎn)”+物探“線(xiàn)-巷道”+“面-工作面”的水文地質(zhì)條件探查思路，建立和完善礦井水文觀(guān)測(cè)系統(tǒng)，合理留設(shè)斷層煤柱，局部注漿加固封堵斷層水害防治技術(shù)，完善排水系統(tǒng)，做好探放水工作等綜合防治技術(shù)措施，保證礦井16煤的安全開(kāi)采。

（2）對(duì)16煤開(kāi)采的防治水工作起到有效指導(dǎo)，對(duì)解放更多的受水威脅的煤炭資源和延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限、礦井可持續(xù)發(fā)展均有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)也可為本礦其他采區(qū)及滕南礦區(qū)其他礦井礦井防治水技術(shù)具有良好的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

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[2]董昌樂(lè)，牟培英，李泉新，方俊，趙建國(guó)，郝永進(jìn)，鄭德志.煤層底板注漿加固鉆孔施工技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2014（12）.

作者簡(jiǎn)介：張校（1964-），男，山東棗莊人，本科，助理工程師，現(xiàn)任棗礦集團(tuán)濱湖煤礦生產(chǎn)礦長(zhǎng)助理，主要從事采礦技術(shù)研究、管理工作。