中能煤礦回采工作面頂板水研究

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摘要：以物探方式探查回采工作面頂板含水層富水情況，經鉆探設計后開展頂板含水層水疏放工作，有效解除了頂板含水層水對回采工作面的威脅，保障了回采工作的安全。

關鍵詞：含水層；鉆探；物探；富水區；防治水

1引言

中能煤礦2306回采工作面受到的水患威脅主要來自于頂板K8砂巖含水層水，為了切實保障回采工作安全，消除頂板水威脅，需要開展頂板水疏放工作。根據物探解釋成果，存在富水異常區，因此需要制定專項探測方案，并組織探測，開展疏放水工作。

2概述

中能煤礦井田位于太行山西側長治盆地南部，新生界地層厚度大，地表大部為黃土層所覆蓋。開采3#煤層，埋深約340m～570m，生產規模240萬t/a，立井開拓，綜采放頂煤采煤工藝，全部垮落法管理頂板。煤層厚度為3.68m～5.93m，平均為5.15m。根據礦井水文地質類型劃分報告顯示，本井田奧陶系中統石灰巖巖溶裂隙含水層富水性不均一，含水空間以巖溶裂隙為主，巖溶裂隙發育及富水性具有隨深度的增加而增強即上弱下強的特點，奧灰水水位標高為+628m～636m，全區帶壓。

2.12306回采工作面概況

2306工作面處于井田南部，沿3#煤層煤層頂板布置，工作面煤層平均厚度5.1m左右，煤層傾角0°~10°。煤層底板標高在+425m~+498m范圍內。運巷長2460.2m，風巷長2379.5m,工作面長249.45m。

2.2區域地質、水文地質情況

2.2.1地層中能煤礦井田位于沁水盆地東翼，全區幾乎全部為第四系所覆蓋，井田地層由老到新為石炭系中統本溪組（C2b）、石炭系上統太原組（C3t）、二疊系下統山西組（P1s）、二疊系下統下石盒子組（P1x）、二疊系上統上石盒子組（P2s）、第四系（Q）。2.2.2含水層第四系松散巖類孔隙含水層，該含水層為孔隙含水層，主要由中-細砂組成，單位涌水量0.0356L/（s·m）～0.224L/（s·m），該含水層富水性弱-中等。基巖風化帶裂隙含水層，該含水層為碎屑巖裂隙含水層，主要由粗-細粒砂巖組成，單位涌水量0.0218L/（s·m），滲透系數0.026m/d，屬弱富水性含水層。二疊系上石盒子組與下石盒子組砂巖裂隙含水層，該含水層為碎屑巖裂隙含水層，含水空間以構造裂隙為主，含水層主要由粗-細粒砂巖組成，一般裂隙較發育，局部充填，單位涌水量0.0365L/（s·m），滲透系數0.0622m/d，該含水層屬弱富水性含水層。山西組砂巖裂隙含水層，該含水層為碎屑巖裂隙含水層，含水空間以構造裂隙為主，含水層由中、細粒砂巖組成，單位涌水量0.00046L/（s·m）～0.006L/（s·m），滲透系數0.0026m/d～0.053m/d，該含水層屬弱富水性含水層。太原組石灰巖巖溶裂隙含水層，該含水層為碎屑巖夾碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層，含水空間以裂隙為主單位涌水量0.0002L/（s·m），滲透系數0.002m/d，屬弱富水性承壓含水層。奧陶系中統石灰巖巖溶裂隙含水層，該含水層為巖溶裂隙含水層，含水空間以巖溶裂隙為主，峰峰組和上馬家溝組混合抽水試驗結果單位涌水量4.248L/（s?m），滲透系數11.373m/d，屬強富水性承壓含水層。

2.3地面物探

2.3.1方法原理瞬變電磁法的物理基礎為電磁感應原理，即導電介質在階躍變化的激勵磁場激發下產生渦流場的問題。良性導電地質體產生的感應二次場與地質體的電阻率密切相關，電阻率越低、低電阻地質體規模越大，感應二次場越高、二次場衰減越慢。2.3.2使用儀器地面瞬變電磁勘探使用加拿大生產的PROTEM67瞬變電磁勘探系統，該系統具有發射電流大，抗干擾能力強，采用不同頻率發射，可針對不同的勘探深度，保證不同時段的采樣精度2.3.3物探成果本次主要探放工作面回采后導水裂隙帶所溝通的各含水層（主要為K8含水層，距離工作面底板約55m）及其物探解釋異常區。減輕其對工作面的影響，保證工作面采掘安全。根據資質單位提交的《地面電法勘探報告》，顯示2306工作面切眼距停采線內共賦存的K8富水異常區2處（編號1#、2#），面積分別為11667m2和66422m2。疏放水鉆孔設計3.12306工作面導水裂隙帶計算礦井水文地質將冒落帶、裂隙帶合并稱為導水裂縫帶，導水裂縫帶所溝通的含水層水參與礦井充水。中能煤礦3#煤頂板巖性為砂巖、砂質頁巖、頁巖等煤系地層，2306工作面3#煤層最大厚度為5.5m，采煤方法為走向長壁綜合機械化綜采低位放頂煤采煤法，全部垮落法管理頂板。經計算，開采3#煤層垮落帶的最大高度為14.5m，上覆巖層采動導水裂縫帶最大高度為50.0m。綜合上述兩種計算方法，取相對較大值，開采3#煤層冒落帶的高度為22m，上覆巖層采動導水裂隙帶高度為82.6m。局部能達到K8砂巖及K8以上砂巖裂隙含水層，甚至某些地段達到上石盒子組K10砂巖含水層，使之成為工作面直接充水含水層3.22306工作面疏放水鉆孔設計本次井下疏放水鉆孔設計參數均參考礦井以往物探及3802、3803鉆孔柱狀圖確定，同時根據現場探放水情況再做適當調整，以達到本次疏放水工作的目的。計劃分別布置8個鉆場對頂板含水層水進行疏放，具體情況如表1、圖2：4鉆孔疏放水成果經疏放，共計疏放水量為176250.6m3，回采過程中，工作面涌水量為18.6m3/h，對工作面推采影響較小。各鉆場疏放孔放水量匯總情況見表2.

3結論

（1）本次物探異常區范圍內1、2、4、6、7號鉆場疏放水量總計達到137852m3，K8砂巖含水層富水區與物探常區較為對應，物探異常區與K8砂巖含水層吻合率達到78.2%，成果較為可靠。但其余鉆場位置處無物探異常范圍顯示，本次探測設計重點根據煤巖層高程變化進行了補充鉆探設計，疏放水效果較為良好。（2）通過科學分析，針對性的開展頂板K8砂巖水疏放工作，有效解除了2306回采工作面頂板水患威脅，確保了回采工作的安全。由于導水裂隙帶能夠直接溝通頂板富水異常區，避免了回采過程中頂板水直接到達工作面，也保障了回采工作的安全文明生產。（3）針對頂板水疏放，應重點結合含水層物探異常及煤層頂板高程變化趨勢，同時可以考慮增加第二種物探方式，提高物探探測的準確率，保障疏放水效果。

參考文獻

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[2]曹麗曉.雙柳煤礦膠帶巷延伸段含水層放水試驗研究[J].能源技術與管理,2017,8:91-92.

作者：劉磊 單位：晉能控股煤業集團長治有限公司