某礦120803綜采工作面導水斷層超前探測分析

梁曉鋼

(山西汾西礦業(集團)有限責任公司柳灣煤礦)

1 工程概況

某礦120803綜采工作面位于1水平2采區，該工作面東至設計切眼，西至設計停采線，南至工作面設計膠帶順槽，北至工作面設計軌道順槽。該工作面東臨F32斷層，西臨F211斷層及8#煤層集中上山，南臨東三集中大巷，北臨120802回采工作面，東、西、南三面煤層均為未采區，工作面上方為121102工作面和121301工作面采空區。該工作面設計軌道順槽可采走向長約為1 320 m，預計軌道順槽開采標高為-654.8～-605.9 m；設計膠帶順槽可采走向長約為1 320 m，預計膠帶順槽開采標高為-738.1～-694.9 m；設計工作面傾向長280.2 m。該工作面地表主要分布有農田、溝渠、村莊、公路等，受開采影響的村莊有毛圩子、大李莊和盧老莊等村莊，濟河從該工作面東北邊界北東方向穿過，地面標高24.8～25.6 m。120803綜采工作面平行于煤層走向布置。根據120802膠帶順槽和120801工作面回采揭露的實際資料以及鉆探、物探資料綜合分析，對該工作面掘進影響的斷層有7條(表1)。120803綜采工作面頂板砂巖水是工作面掘進期間的直接充水水源。根據現有的井巷資料分析，煤層頂板砂巖富水性不均一，局部含水[1]。工作面掘進過斷層及其附近裂隙發育地段時，巷道可能會出現滴淋水現象。120802工作面回采結束后，低洼處可能有采空區積水，可能威脅120803軌道順槽安全掘進。

(1)推覆體片麻巖含水層。推覆體片麻巖巖性由灰綠色角閃片麻巖、肉紅色花崗片麻巖以及雜色混合片麻巖組成，巖性致密，堅硬，裂隙發育不均，中、上部風化帶裂隙發育，富水性相對較強，下部裂隙發育較少，富水性相對較弱。根據風檢孔抽水資料，單位涌水量q為0.007～0.104 1 L/(s·m)，富水性弱—中等。工作面附近地面補勘鉆孔中，僅0702孔在片麻巖中部發生漏水，漏失量為4 m3/h。111300工作面距離上覆推覆體片麻巖55.5～79.6 m，根據煤層平均厚度(7.2 m)計算的冒裂帶高度約為65.8 m。工作面開采過程中冒裂帶將會波及片麻巖底部，但工作面掘進期間頂板破壞范圍較小，不會波及到片麻巖底部，但該片麻巖裂隙水可能通過隱伏構造及導水裂隙對13-1#煤層頂板砂巖含水層進行補給，從而成為120803綜采工作面掘進期間的間接充水水源。

表1 影響120803綜采工作面掘進的斷層參數

(2)推覆體寒武系灰巖含水層。120803綜采工作面上覆推覆體寒武系灰巖僅分布于工作面外段(5#線以東，工廠保護煤柱以內)，厚0～20 m，與工作面間距大于63 m。該含水層以灰巖為主，富水性不均一。由111304、111305工作面開采實踐可知，寒武灰巖局部富水性較強，工作面掘進期間雖然不會波及該含水體，但是外段巷道掘進期間該含水體可能會對13-1#煤層頂板砂巖進行補給從而間接充水。

(3)推覆體夾片含水層。120803綜采工作面上覆推覆體夾片含水層主要分布于5#～6#線，該段地層厚0～78 m，煤層頂板到夾片底界面的最小距離約為2.4 m(5#線附近)。工作面范圍內夾片地層巖性以砂巖、砂質泥巖、泥巖和煤為主，僅局部區域頂部含有1層厚約4 m的石炭系太原組灰巖，總體富水性弱—中等且不均一，正常情況下不會對工作面安全掘進造成影響，但由于夾片底界距離工作面較近，工作面掘進期間需要加強探測。

(4)斷層水。由于工作面距阜鳳逆沖斷層及下夾片較近，受推覆構造的影響，附近次級構造發育，可能存在隱伏構造。根據井田資料，阜鳳逆沖斷層及下夾片斷層帶自然狀態下富水性弱，為弱含水或不含水的斷層帶。但是受到已開采工作面的影響，這種狀態將會受到破壞而可能變為含、導水，從而影響到工作面安全掘進。

(5)13-1#煤層頂板砂巖裂隙水。120803綜采工作面頂板20 m范圍內砂巖平均厚度約為9.7 m，平面上呈現北厚南薄的特征，巖性以粉、細砂巖為主，該含水體富水性不均一，局部富水性較強，以靜儲量為主，為工作面掘進期間的直接充水水源。

(6)鉆孔水。原120802工作面1#探巷施工的探側上覆夾片地層的鉆孔從120803工作面機巷上方穿過，該鉆孔由于施工時出水未進行注漿封堵，雖然該鉆孔目前無水且120802工作面過該探巷時探巷內無水，但不排除由于施工時間較久，鉆孔內被堵導致出水通道被封堵的可能。為保證巷道掘進安全，在巷道掘進至該鉆孔附近時應嚴格執行“先探后掘”的工作思路。

2 超前探測

本研究超前探測采用共軸偶極裝置，接收線圈距離迎頭位置1 m，收發距設置為8 m，受掘進巷道空間限制，采用1.5 m×1.5 m矩形發射線框，以24 V外接電源作為供電電源[2-4]。由于掘進巷道沿著傾角10°方向，探測的方向為仰角10°、仰角30°、仰角50°及俯角10°、俯角30°、豎直方向[5]。每個探測方向設計的探測角度為左50°至右50°(圖1)[6-8]。

探測表明，在巷道前方頂板仰角50°斜面19 m和55～100 m處巖層視電阻率相對較高，為正常巖層反映；19～55 m處巖層視電阻率相對偏低，反映該層段巖層含水性較弱。在巷道前方頂板仰角30°斜面0～20 m和56～100 m處巖層視電阻率相對較高，為正常巖層反映；20～56 m處巖層視電阻率相對偏低，反映該層段巖層含水性較弱。在巷道底板仰角10°斜面0～30 m和56～100 m處巖層視電阻率相對較高，為正常巖層反映；30～56 m處局部巖層視電阻率相對偏低，反映該層段巖層含水性較弱。在巷道底板俯角30°斜面巖層視電阻率相對較高，為正常巖層反映。在巷道前方頂板俯角30°斜面上0～20 m和56～100 m處巖層視電阻率相對較高，為正常巖層反映；20～56 m處巖層視電阻率相對偏低，反映該層段巖層含水性較弱[9]。在巷道迎頭豎直面上，前方0～20 m和55～100 m處巖層視電阻率相對較高，為正常巖層反映；20～55 m處巖層視電阻率相對偏低，反映該層段巖層含水性較弱。

圖1 120803綜采工作面超前探測剖面

3 結 語

以某礦120803綜采工作面為例，進行超前導水構造瞬變電磁法探測，探測結果與鉆孔驗證結果吻合性較高，可為該工作面巷道安全高效掘進提供可靠依據。