礦井工作面水害分析與防治技術探索

2019-12-27 06:10:42李明園

山東煤炭科技 2019年12期

李明園

（北京天地華泰礦業管理股份有限公司，北京 100013）

礦井水害是影響煤礦安全開采的主要因素之一。工作面回采產生的采空區導水裂隙帶可能導通上覆裂隙含水層，從而對下部巷道和工作面開采造成負面影響。因此，工作面回采前，對導水裂隙帶可能導通的含水層進行疏排具有重要意義。

1 工程概況

銀星二號煤礦1131002綜采工作面位于礦區10#煤層內。10#煤層為中厚～厚煤層，平均厚度為2.87m，全區可采，屬穩定煤層。煤層頂板多為粉砂巖、細粒砂巖；底板巖性以粉砂巖為主，其次為細粒砂巖和少量泥巖。井田上覆各地層中共含有多個含水層和多個隔水層。其中侏羅系中統延安組上段砂巖裂隙～孔隙承壓含水層為10#煤層頂板直接充水含水層。原始狀態下，10#煤層受煤泥巖隔水層影響，垂向上水力聯系較弱。各地層內含水層和分布情況見表1。

表1 地層內含水層和隔水層分布情況

1131002工作面內發育有1條落差在5.6～9.5m的正斷層，開切眼附近有3條正斷層，如圖1所示。各斷層具體參數見表2。

表2 1131002工作面斷層參數

2 工作面水害分析

2.1 水源分析

因本區無地表水體，地層內主要水源是大氣降水和地下水兩種。

（1）大氣降水

區內年降水量甚小，一般不足260mm，且降水多集中在7～9月，大氣降水儲存于松散層潛水層。但1131002工作面開采導水裂隙帶最大高度達不到松散層潛水，大氣降水對該工作面基本無影響。

（2）地下水

1131002工作面煤層平均采高2.96m，根據計算，結合本井田實際情況，該工作面10#煤冒落帶和導水裂隙帶最大高度分別為7.26m和24.65m ，在開采10煤時，冒落帶進入延安組上部粗砂巖段，導水裂隙帶高度超過延安組上部粗砂巖。利用物探方法探明，工作面開切眼和回風順槽局部位置處于富水區（如圖1所示）。因此，延安組下段砂巖裂隙～孔隙承壓含水層可能為該工作面直接充水含水層。

圖1 1131002工作面示意圖

2.2 充水通道分析

1131002工作面主要為煤層采空頂板巖石冒落形成的導水裂隙帶和該工作面內的斷層。

（1）導水裂隙帶

10#煤層采空頂板巖石冒落形成的導水裂隙帶核部屬潰入性通道，導水裂隙帶邊緣發育的節理裂隙次為滲入性通道。導水裂隙帶可將延安組上段砂巖裂隙～孔隙承壓含水層導通，導致礦坑涌水量增加。10#煤層采空頂板巖層冒落面積較大，導水裂隙帶導水性好。

（2）斷層

根據施工過程中簡易水文觀測，斷層附近的鉆孔施工中有漏水現象，表現為正斷層巖性較為破碎，漏水較嚴重，說明正斷層有導水的可能。

2.3 涌水量統計

在1131002工作面布置測點測工作面涌水量。結果表明，工作面回風順槽涌水量為13～15m3/h，平均14m3/h；運輸順槽涌水量為2～3m3/h，平均2.5m3/h；軌道順槽涌水量為7～8m3/h，平均7.5m3/h；開切眼涌水量5m3/h；工作面合計涌水量為29m3/h。

3 探放水技術方案

3.1 探水設備

本次施工采用ZDY1600S型礦用鉆機采用水力排渣的施鉆工藝。鉆孔開孔采用Ф75mm鉆頭開孔，鉆進采用Ф50mm鉆頭至終孔位置，鉆桿規格Ф40×1000mm。鉆機主要技術參數見表3。

銀星二號煤礦勘探資料表明，工作面水頭壓力在0.98～3.89MPa之間，止水套管長度可根據《煤礦防治水規定》第九十八條規定選擇，止水套管長度選為 5～20m。

表3 探放水鉆機主要技術參數

3.2 探放水孔布置方案

根據探明富水區位置，在1131002工作面開切眼內布置一個鉆場，在軌道順槽里布置3個鉆場。每個鉆場布置3個鉆孔，每個鉆場布置的鉆孔向工作面內部呈扇形布置，終孔在煤層頂板30m富水區。G1、G2和G3鉆場的鉆孔主要針對富水區進行探放水，G4鉆場鉆孔主要為驗證11F1斷層是否導水及工作面上方是否存在富水區而設計。各鉆場均在巷道頂板上開孔，鉆場內鉆孔開孔位置間距1m。探放水孔布置方案見圖2，各鉆孔參數見表4。