王莊井田7105工作面防治水安全技術措施研究

賀警龍

（潞安環能股份有限公司王莊煤礦探放水隊，山西 長治 046031）

王莊煤礦是一座特大型機械化生產礦井，年產能800萬t，由于近年來持續穩定高產，王莊煤礦主采區域已經向南部后備區轉移，該區域水文地質條件復雜，水體下壓煤量0.47億t，嚴重制約了礦井的可持續發展。王莊煤礦在近水體下安全采煤防治水的重點在于近水體下采煤的安全可行性驗證以及富水區水害防治工作。本文以井田內7105工作面為例，對王莊煤礦的防治水工作重點進行探討，為王莊煤礦的安全高效生產提供技術支撐。

1 研究區概況

7105工作面位于王莊井田71采區南部，工作面布設寬約260m（含兩巷），推進長度約1570m，工作面開采3#煤層，采深310～370m，煤厚約6.5m，傾角1～3°。井田范圍內已有水文地質報告表明，工作面涌水量主要來源為3號煤層頂板砂巖裂隙含水層（K8、K10含水層）、基巖風化帶含水層、第四系底部含水層以及采掘過程生產用水等。基巖風化帶含水層內有一定的承壓水面，與上覆松散層底部沒有穩定的隔水層，可能與松散層底部形成含水層互相補排，含水空間以風化裂縫和構造裂隙為主，裂隙水除少部分沿構造破碎帶向深部運動外，以近水平層間方向為主。各基巖含水層間水力聯系較弱，地下水運動一般以層間徑流為主，僅在構造部位可能與其他含水層直接發生水力聯系。

除此之外，工作面位于絳河與漳澤水庫交匯口正下方，見圖1，交匯口處積水面積較大（見圖1中①～⑥），當水庫處于高水位（+902.4m）運行時，積水區將與絳河以及水庫連成一個水體，并且深入到工作面正上方區域，在工作面回采過程中地表水體可能對第四系含水層以及基巖風化帶含水層補給，造成基巖風化帶局部富水性可能較強，造成工作面涌水量增大現象，將對工作面的安全開采造成較大的安全隱患。所以，必須對7105工作面的安全開采可行性進行分析，并且針對存在的水害隱患制定相應的安全技術措施。

圖1 7105工作面井上下對照情況

2 工作面頂板水鉆探疏放

根據+540奧灰水動態觀測記錄分析，該區域奧灰水靜水位標高632～637m，高于工作面標高，屬承壓開采，帶壓0.5～0.8MPa，奧灰水突水系數在0.01～0.03MPa/m之間，奧陶系含水層頂板與3#煤底板間距平均為135.6m，隔水層較厚。在沒有構造溝通的情況下，不會構成底板突水危險。工作面主要的充水水源是3#煤層直接頂、K8、K10砂巖裂隙含水層。然而在掘進過程中，工作面風、運巷掘進過程中錨索導通3#煤直接頂頂板砂巖含水層裂隙水，頂板淋水較大。7105工作面在回采過程中由于頂板大面積垮落，預計會有大量頂板水涌入工作面，為了緩解工作面回采期間的頂板涌水威脅，確保工作面安全回采，必須對工作面頂板砂巖裂隙含水層（3#煤層直接頂、K8、K10砂巖含水層）進行探放，探查頂板砂巖富水區域的富水異常情況，達到提前疏放老頂大規模來水的目的。

7105工作面頂板探放水鉆孔布置，原則上充分利用物探資料，重點是探測富水異常區、向、背斜的軸部、斷層破碎帶等構造異常區；根據探測結果來決定是否增加鉆孔；根據工作面回采時導水裂隙帶高度，確定鉆孔落底到K10粗砂巖頂板以上2m。按照鉆探原則，工作面探水鉆孔布設如下，見表1：（1）工作面掘進500m后，每隔100m于風運兩巷施工探放水硐室，500～1000m參照0502號鉆孔施工疏放水鉆孔，1000～1700m參照0501號鉆孔施工疏放水鉆孔；（2）鉆場內的鉆孔水平布置，間距1.0m，鉆孔開孔層位工作面風運巷頂板，探查目的層位3#煤直接頂、K8、K10砂巖裂隙含水層，鉆進至K10砂巖頂板以上2m終孔；（3）設計鉆孔72個，進尺約為3800m，從1#鉆場開始進行鉆探施工，根據鉆孔實際涌水量決定是否增減鉆孔數量。

表1 7105工作面疏放頂板水鉆孔技術參數表

3 防水安全措施

3.1 工作面涌水量預計

本文通過類比法對王莊煤礦常規開采工作面、71采區7102、7103工作面及絳河南側8101工作面涌水量實測值預計7105工作面涌水量，見表2。根據上述7105工作面水力聯系分析，本區風化帶含水層富水性弱至中等，在采動疏降（7102、7103工作面僅疏降上山區域）和鉆孔探放的雙重作用下能達到一定程度上的疏放目的，參考7102、8101工作面涌水量實測，預計工作面正常涌水量為30～50m3/h?？紤]到頂板含水層富水性不均以及可能存在富水異常區等地質因素，回采過程中導水裂縫帶可能導通頂板局部裂隙富水區，造成工作面涌水量增大，所以7105工作面最大涌水量以3倍正常涌水量動態考慮，即最大涌水量為150m3/h。

表2 王莊煤礦已有工作面涌水量統計表

3.2 工作面排水系統建設

目前7105工作面所在王莊井田+540水平中央水倉總排水量為1350m3/h，工作效率為82%，泵揚程480m，后備區新提升副立井敷設兩趟Ф300無縫鋼管排水管，由中央水倉直排地面水處理站，新副井井底主水倉容量2125m3，副水倉容量1575m3，水倉總容量達3700m3。71采區各工作面涌水自流匯至順槽局部低洼區，為了防止大面積積水對安全生產造成影響，對可能存在充水量進行推斷，低洼區配備兩臺排水能力不低于150m3/h的水泵（一用一備），運巷切口處配備兩臺排水能力不低于200m3/h的水泵（一用一備）。采用潛水泵經Ф100管路排至71采區水倉，71采區水倉容積500m3，71采區泵房配置了三臺水泵，分別為一臺MD155-67×3和兩臺MD85-45×4多級耐磨泵，排水能力為325m3/h，工作效率為80%，經兩趟Ф100管路排至+540中央水倉，外排至地面。

3.3 安全技術措施

通過對7105工作面近水體下安全開采可能產生的水害隱患分析，必須制定針對性的安全技術措施：

（1）7105工作面在水體下進行開采是安全可行的，但7105工作面地表水體下安全開采重點在于地質構造的探測與防治，必須加強超前勘探，采用電法及坑透等物探手段加強對工作面內部隱伏構造和富水區域的勘探，同時進行鉆探驗證，工作面遇貫通性導水陷落柱或斷層破壞帶，礦井應按有關規范要求采取相應的防治措施，并留設足夠尺寸的防水安全隔離煤柱，以保證礦井的正常安全生產。除此之外，應當做好地面水體的變化監測工作。

（2）7105工作面與北側上山7103已采工作面相鄰，區段煤柱寬度僅為10m，老空區積水對7105工作面的開采構成一定的安全隱患。采前預先疏放7103工作面老空水，保證本工作面的安全開采。

（3）必須對工作面頂板砂巖裂隙含水層進行探放，并且加強井下工作面涌水量的監測工作，遇到工作面異常出水，要停止生產，對水量變化動態要加密觀測，取水樣化驗水質，分析水源、通道，在對有關資料進行綜合分析研究的基礎上，采取相應的治理措施。

4 結論

水害防治工作是王莊煤礦安全生產的一項重要任務，對工作面地質水文條件進行充分論證，并提出針對性的防治水安全技術措施，是保證礦井安全生產的重要舉措，王莊煤礦7105工作面屬于近水體下采煤，受到水害威脅影響更大，防治水工作更為重要。王莊井田7105工作面現在已經開始回采，工作面涌水量為32.3m3/h，沒有發生工作面涌水異常現象，現有工作面排水系統滿足工作面疏排水工作需求，通過物探分析，工作面內存在較少的地質異常，并留設了相應的安全隔離煤柱，制定了相應的水害防治措施。