火燒區富水區下水害防治技術實踐

李月　馬建榮

摘? ?要：榆樹泉煤礦南采區東翼下煤層淺部露頭存在大面積火燒區，火燒區積水給煤礦生產帶來較大影響和安全隱患。通過采取留設防隔水煤柱、超前鉆探疏放等方式，實現了該區域掘進工作的順利開展，為下一步徹底治理火燒區積水保證回采安全打下堅實基礎庫車縣榆樹泉煤礦隸屬于河南能源新疆公司塔河礦業，行政所屬為庫車縣。榆樹泉煤礦生產能力0.9Mt/a，礦井水文類型劃分為復雜型，正常涌水量3077m3/d，最大涌水量10712m3/d，井田范圍內存在大面積的火燒區及老窯積水，給煤礦的安全生產帶來較大的安全隱患。

關鍵詞：火燒區? 防治? 安全? 掘進

中圖分類號：TD745;P631.325? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（c）-0028-02

1? 區域水文地質概況

設計1012工作面回風順槽掘進工作面位于礦井南采區東翼，2014年10月該掘進工作面施工至1600m處進行探水作業時鉆孔出現涌水，后來在此施工了F1、F2、F3、F4、F5和C10-1進行集中疏放，經過3年零2個月的疏放，涌水量從245m3/h降至目前的40m3/h左右。2017年6月25日在此區域的3#聯絡巷迎頭施工探水鉆時也出現異常涌水情況，水量約40m3/h左右。我礦積極與西安中煤科工西安研究有限責任公司聯系，于2017年6月26日邀請三名水文地質專家到礦進行分析論證。根據專家分析意見，鉆孔涌水補給來源于掘進工作面南側下10煤燒變巖水，富水區存在導水裂隙。

2? 綜合防治水技術實踐

2.1 地面物探

2.1.1 地質任務及工作量

采用地面磁法和地面瞬變電磁法相結合的物探方法，探測指定范圍內、煤燒變邊界及其相對富水區范圍。

2.1.2 成果分析

根據圖1顯示結果，1012工作面回風順槽在掘進階段面臨較大范圍的低阻異常區，該異常主要與南部的下煤燒變巖水關聯。根據迎頭鉆探情況，施工的F1（斜長83.5m）、F2（斜長80m）、F3（斜長85m）、F4（斜長76m），均揭露大量地下水，放水至今已3年時間，仍未疏放完。上述鉆孔揭露煤層及巖石無火燒跡象，說明迎頭附近無燒變巖。另外，補3鉆孔揭露煤頂板存在較厚的礫巖。以上情況間接證明B區南部低阻區的分析正確，即煤燒變巖富水，并向北部滲透，使迎頭附近煤頂板富水。當此處地下水被揭露時，礫巖含水層地下水及南部燒變巖水水源源不斷經此流出，長時間持續。

2.1.3 結論

本次物探工作采用磁法和瞬變電磁法相結合的物探方法，對B測區煤燒變邊界及其相對富水區進行探測，共完成瞬變電磁法物理點1741個，磁法物理點3425個，有效控制面積1.27km2。通過對磁法資料和瞬變電磁法資料的處理分析，結合鉆孔等地質資料，對B區內磁異常進行綜合分析解釋，推斷了B測區內的燒變巖邊界及其富水區的分布，取得具體認識如下。

（1）獲得了B測區煤燒變巖邊界。下煤燒變巖邊界位于1012工作面回風順槽南面，煤燒變巖邊界相比原邊界更起伏不平，在B區西部更靠北，在B區東部更靠南。

（2）推斷了B測區下煤燒變巖含水層相對富水區平面分布，和下煤燒變巖及頂板含水層相對富水區平面分布。結果顯示，下煤燒變巖含水層相對富水區主要分布在燒變邊界東部，煤燒變巖區為相對富水區。進一步分析認為1012工作面回風順槽迎頭出水水源為煤燒變巖水。

2.2 留設防隔水煤巖柱

根據《煤礦防治水規定》防隔水煤柱寬度采用附錄三之二經驗公式：

式中L—煤柱留設的寬度，m;

K—安全系數，一般取2～5;

M—煤層厚度或采高，m;

P—水頭壓力，MPa;

Kp—煤的抗拉強度，MPa。

K取值5，M取值4m，P取值1MPa，Kp取值0.4MPa，經計算L=27.4m。L取值30m≥27.4m。

根據《河南能源新疆公司塔河礦業榆樹泉煤礦改礦建初步設計》以及西安院水文專家意見，最終防隔水煤巖柱按50m留設，以此修改掘進工作面設計方案，先保證掘進期間不受水害威脅，待建成完善的排水系統后再對火燒區積水進行集中疏放。

2.3 鉆探驗證

2.3.1 鉆孔設計

根據《煤礦防治水規定》結合西安中煤科工西安研究有限責任公司三名水文地質專家意見，在掘進中除正常探放水外，對南翼鉆探不少于50m，目的是探水、探煤，以達到掩護巷道安全掘進、避免進入不可采區域的目的。

2.3.2 止水套管安裝

（1）將準備好的止水套管裝入預先打好的孔內，在套管口上下兩端預先放入兩根φ25mm鋼管（單根長20cm），一根做為注漿管，一根做為返漿管，用水泥大布及速凝劑將孔口封死。

（2）用BW-150型泥漿泵將事先攪拌好的封管液通過注漿管注入，待返漿管返漿時停泥漿泵，等待24h漿液凝固后進行耐壓試驗，試驗壓力不得小于2MPa，穩壓時間至少保持0.5h，孔口周圍不漏水，孔口管牢固不活動，即為合格，否則必須重新注漿。

2.3.3 加強管理

完善施工流程，明確責任，全礦上下齊抓共管落實有掘必探、先探后掘的原則。

探水隊按設計要求施工探水鉆孔→調度室→地測科或生產技術科驗收→地測科下發允許掘進通知單→綜掘隊掘進→安全員、班長確認距離→調度室（允許掘進距離≦10m時）→地測科下發停掘通知單→探水隊按設計要求施工探水鉆孔。

3? 取得成績

通過以上綜合防治技術，1012工作面回風順槽在掘進期間排除了安全隱患，保障了職工的生命財產安全，同時還解放了前期受水害威脅的區域，增加可采儲量74萬t，實現了較高的經濟效益和社會效益。目前該工作面已安全通過煤燒變巖相對富水區。

4? 結語

榆樹泉煤礦與科研院所合作，通過技術手段查明了水害威脅區域，制定了科學有效的防治水措施并組織實施，取得了階段性的成果。當然，來自煤燒變巖相對富水區的水害威脅還并未從根本上消除，在1012工作面回采前還應制定科學合理的方案，徹底消除水害威脅，確保安全回采。

參考文獻

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