錯(cuò)層綜放采空區(qū)積水的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)分析

田淵輝

（山西西山晉興能源有限責(zé)任公司斜溝煤礦， 山西 呂梁 033602）

山西西山晉興能源有限責(zé)任公司斜溝煤礦23105 材料巷位于23107 采空區(qū)傾向下山側(cè)20 m處，與采空區(qū)平行展布，23105 皮帶巷、切割已掘進(jìn)完畢，開始施工23105 材料巷反掘、正掘，為確保23105 材料巷掘進(jìn)及后續(xù)23105 工作面安全回采，對(duì)23107 采空區(qū)積水量進(jìn)行了預(yù)估，在23105 材料巷掘進(jìn)期間施工探放23107 采空區(qū)積水鉆孔。本文針對(duì)23107 采空區(qū)預(yù)測(cè)積水量與實(shí)際放水量的差異對(duì)比展開分析研究，得出采空區(qū)積水量的相關(guān)影響因素，供日后類似采空區(qū)積水量的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，保障煤礦防治水工作順利進(jìn)行。

1 預(yù)測(cè)采空區(qū)積水量

23105材料巷（反掘）掘進(jìn)方位180°0′0″、23105材料巷（正掘）掘進(jìn)方位0°0′0″，巷寬5.2 m，巷高3.6 m，設(shè)計(jì)長(zhǎng)2557 m；施工方式為機(jī)掘一次成巷，矩形斷面，支護(hù)方式為錨桿、錨索、金屬網(wǎng)、鋼帶聯(lián)合支護(hù)，工作面煤層厚度13.30～16.08 m，平均14.50 m。23105 材料巷東側(cè)為同層23107 采空區(qū)，開采方式為錯(cuò)層綜采放頂煤走向長(zhǎng)壁回采，采用全部垮落法管理頂板，回采時(shí)間2016年9月至今，距停采線還剩400 m，平均采厚13.85 m，23107 皮帶巷沿13號(hào)煤層頂板掘進(jìn)，工作面采空區(qū)積水來(lái)源有大氣降水、圍巖裂隙水、采后導(dǎo)水裂隙帶影響范圍內(nèi)含水層水，生產(chǎn)用水等。依據(jù)采空區(qū)低洼位置實(shí)地調(diào)查和23107 皮帶巷實(shí)測(cè)剖面圖資料、煤層底板等高線，勾出23107 采空區(qū)可能的積水范圍，估算出積水標(biāo)高和積水量，現(xiàn)預(yù)計(jì)23107 可能存在三處積水區(qū)，從北向南三處積水量分別約為3006 m3、32458 m3、21386 m3。預(yù)計(jì)放水水壓最大0.22 MPa。

2 實(shí)際探放水量

使用ZDY1300 型液壓鉆機(jī)施工探放水鉆孔，擴(kuò)孔鉆頭直徑113 mm，鉆頭直徑75 mm，鉆桿長(zhǎng)度1.5 m/根，鉆桿直徑50 mm，最大鉆進(jìn)深度200 m。孔口管規(guī)格：直徑80 mm，長(zhǎng)度10 m。孔口管使用煤礦用氣動(dòng)注漿泵注入水泥漿固管，孔口管再用8號(hào)鐵絲連接幫錨桿，固管材料主要為水泥、膨脹材料、8號(hào)鐵絲等。經(jīng)耐壓試驗(yàn)孔口管壓力表符合探放水要求。

從北向南第一處積水：7 處探放水地點(diǎn)累計(jì)施工探放23107 采空區(qū)積水鉆孔41個(gè)（其中打通采空區(qū)32個(gè)），累計(jì)進(jìn)尺2121 m，現(xiàn)55號(hào)點(diǎn)南108m鉆孔穩(wěn)定出水2 m3/h，判斷為采空區(qū)正常補(bǔ)給水量泄水，其余鉆孔均已基本無(wú)水，累計(jì)放水18840 m3。

從北向南第二處積水：23105 材料巷反掘2 處探放水地點(diǎn)累計(jì)施工探放23107 采空區(qū)積水鉆孔13個(gè)（其中打通采空區(qū)13個(gè)），累計(jì)進(jìn)尺653 m，累計(jì)放水59520 m3；23105 材料巷正掘9 處探放水地點(diǎn)累計(jì)施工探放23107 采空區(qū)積水鉆孔53個(gè)（其中打通采空區(qū)46個(gè)），累計(jì)進(jìn)尺2418 m，累計(jì)放水27447 m3；23105 材料巷正反掘合計(jì)探放23107 第2處采空區(qū)積水86967 m3。

從北向南第三處積水：23105 材料巷正掘12 處探放水地點(diǎn)累計(jì)施工探放23107 采空區(qū)積水鉆孔52個(gè)（其中打通采空區(qū)51個(gè)），累計(jì)進(jìn)尺2109 m，累計(jì)放水5645 m3。

23105材料巷掘進(jìn)期間，在23105 材料巷30 處探放水地點(diǎn)累計(jì)施工探放23107 采空區(qū)積水鉆孔159個(gè)（其中打通采空區(qū)142個(gè)，出水鉆孔52個(gè)），累計(jì)進(jìn)尺7301 m，累計(jì)探放23107 采空區(qū)積水111452 m3。

防治水人員使用微風(fēng)管測(cè)試過(guò)打通鉆孔通風(fēng)情況得知未堵塞，出水鉆孔無(wú)水后進(jìn)行過(guò)驗(yàn)證、疏通、補(bǔ)打均無(wú)水，根據(jù)探放水鉆孔施工、疏通、補(bǔ)打、驗(yàn)證情況分析，推斷23107 采空區(qū)從北向南第一、第二、第三處積水已基本探放完畢，受復(fù)雜的采空區(qū)空間形態(tài)影響和現(xiàn)探放水技術(shù)水平不足的制約，預(yù)計(jì)局部采空區(qū)低洼可能存在少量殘留積水未放出。

3 探放水前后水量對(duì)比差異分析（見表3）

表1 探放水前后水量對(duì)比 m3

實(shí)際放水量與預(yù)計(jì)積水量誤差原因分析及存在問(wèn)題：

3.1 從北向南第一處積水

實(shí)際放水量18840 m3與預(yù)計(jì)積水量3006 m3相差甚大，現(xiàn)相差原因分析如下：

1）23107工作面皮帶巷沿煤層頂板掘進(jìn)，材料巷沿煤層底板掘進(jìn)，回采期間皮帶巷至東側(cè)約60 m范圍內(nèi)幾乎處于近水平，并非沿煤層底板回采，推斷23107 采空區(qū)的實(shí)際積水面積遠(yuǎn)大于預(yù)計(jì)積水面積約7 倍，采空區(qū)儲(chǔ)水形態(tài)的預(yù)估差異影響了采空區(qū)積水量的估算；采空積水所淹沒(méi)垮落巖石吸收部分水量無(wú)法放出。

2）回采時(shí)間自2016年9月開始，采后時(shí)間較長(zhǎng)，除在23107皮帶巷呈上坡趨勢(shì)回采期間匯聚的采煤工作面及兩巷生產(chǎn)用水外，還匯聚了近3年時(shí)間內(nèi)的23107 采后導(dǎo)水裂隙帶影響范圍內(nèi)的碎屑巖含水巖層水，采空區(qū)充水水源及充水時(shí)間的預(yù)測(cè)不準(zhǔn)影響了采空區(qū)積水量的估算。

3）23107工作面西側(cè)為未回采的23105工作面，致使23107采空區(qū)積水后除頂板砂巖滲流外泄，儲(chǔ)水空間近乎完整無(wú)泄水通道，預(yù)測(cè)積水量時(shí)參考本礦采空區(qū)積水探放數(shù)值而未考慮到積水后的泄水條件。

4）采空積水所淹沒(méi)垮落巖石吸收部分水量無(wú)法放出，采空區(qū)垮落巖石吸（含）水性無(wú)試驗(yàn)結(jié)果；預(yù)測(cè)積水量時(shí)未考慮這方面的影響。

5）綜采低位放頂煤回采率較一次采全高回采率低，采空區(qū)積聚大量未采出的浮煤落煤淤積于采空積水區(qū)底部和充填于垮落頂板巖石空隙中，致使實(shí)際采空積水最低標(biāo)高高于預(yù)計(jì)積水最低標(biāo)高，采空區(qū)積水水深變淺，充水系數(shù)變小。

6）采空區(qū)積水面積較大、水深較淺、探放水難度較大；探放水期間水量觀測(cè)誤差和排水時(shí)間的間斷，時(shí)間統(tǒng)計(jì)誤差也是影響實(shí)際放水量累計(jì)的因素。

綜上所述推斷分析，采空區(qū)儲(chǔ)水形態(tài)、充水水源及充水時(shí)間、泄水通道是實(shí)際放水量遠(yuǎn)大于預(yù)計(jì)積水量的原因；垮落巖石吸（含）水性、放頂煤回采率低浮落煤多、積水面積大、水深淺是實(shí)際放水量小于按推斷實(shí)際積水面積估算積水量的原因；綜合導(dǎo)致放水前預(yù)計(jì)積水量偏小。

3.2 從北向南第二處積水

實(shí)際放水量86967 m3與預(yù)計(jì)積水量32458 m3相差甚大，現(xiàn)相差原因分析如下：

相差原因與第一處積水基本一致，但也存在不同之處，回采時(shí)間自2017年7月開始，采后時(shí)間較第一處積水短，除在23107 皮帶巷呈上坡趨勢(shì)回采期間匯聚的采煤工作面及兩巷生產(chǎn)用水外，還匯聚了近20月時(shí)間內(nèi)的23107 采后導(dǎo)水裂隙帶影響范圍內(nèi)的碎屑巖含水巖層水，采空區(qū)充水水源及充水時(shí)間的預(yù)測(cè)不準(zhǔn)影響了采空區(qū)積水量的估算；綜合推斷分析，采空區(qū)儲(chǔ)水形態(tài)、充水水源及充水時(shí)間、泄水通道是實(shí)際放水量遠(yuǎn)大于預(yù)計(jì)積水量的原因，其中充水時(shí)間是從北向南第二處積水放水前預(yù)計(jì)積水量與實(shí)際放水量誤差系數(shù)較第一處積水誤差系數(shù)較小的原因；垮落巖石吸（含）水性、放頂煤回采率低浮落煤多、積水面積大、水深淺是實(shí)際放水量小于按推斷實(shí)際積水面積估算積水量的原因；綜合導(dǎo)致放水前預(yù)計(jì)積水量偏小。

3.3 從北向南第三處積水

實(shí)際放水量5645 m3與預(yù)計(jì)積水量21386 m3相差甚大，現(xiàn)相差原因分析如下：

23107工作面皮帶巷沿煤層頂板掘進(jìn)，材料巷沿煤層底板掘進(jìn)，回采期間皮帶巷至東側(cè)約60m范圍內(nèi)幾乎處于近水平，并非沿煤層底板回采，推斷23107 采空區(qū)的實(shí)際積水面積遠(yuǎn)大于預(yù)計(jì)積水面積；回采時(shí)間自2018年6月開始，采后時(shí)間較短不足1年，在23107 皮帶巷呈上坡趨勢(shì)回采期間匯聚的采煤工作面及兩巷生產(chǎn)用水的同時(shí)，匯聚的23107 采后導(dǎo)水裂隙帶影響范圍內(nèi)的碎屑巖含水巖層水較少；采空區(qū)積水面積較大、水深較淺、探放水難度較大。綜合推斷分析，采空區(qū)儲(chǔ)水形態(tài)、充水水源及充水時(shí)間、垮落巖石吸（含）水性、放頂煤回采率低浮落煤多、積水面積大、水深淺是影響實(shí)際放水量小于預(yù)計(jì)積水量的原因；綜合導(dǎo)致放水前預(yù)計(jì)積水量偏大。

4 結(jié)語(yǔ)

從本次23105 材料巷探放23107 采空區(qū)積水設(shè)計(jì)、施工、總結(jié)等各方面分析，論證出采空區(qū)積水預(yù)估的影響因素有：采空區(qū)的形態(tài)特征即儲(chǔ)水輪廓，采空導(dǎo)水裂隙帶影響范圍內(nèi)的水文地質(zhì)因素，采空區(qū)積水的各種充水水源和充水通道，采空區(qū)積水后的泄水通道，采空時(shí)間，回采期間上坡趨勢(shì)推進(jìn)歷時(shí)和生產(chǎn)用水量，垮落巖石吸（含）水性、采空區(qū)充填物的組成和充水系數(shù)的選取。