下梨園煤業(yè)40101綜放工作面頂板水防治技術(shù)

張仕同，孟海翔，霍昌，楊洋，王凱

(山西朔州平魯區(qū)茂華下梨園煤業(yè)有限公司，山西 朔州 036800)

下梨園煤業(yè)40101綜放工作面頂板水防治技術(shù)

張仕同，孟海翔，霍昌，楊洋，王凱

(山西朔州平魯區(qū)茂華下梨園煤業(yè)有限公司，山西 朔州 036800)

分析了下梨園煤業(yè)40101工作面頂板上覆巖層水文地質(zhì)情況，結(jié)合采區(qū)地質(zhì)及工作面頂板巖層結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)了工作面頂板涌水類型。通過(guò)綜合采用物探、鉆探、化探相結(jié)合的探測(cè)手段，查明了富水異常區(qū)，驗(yàn)證了頂板涌水來(lái)源，預(yù)防了工作面頂板水害事故。生產(chǎn)實(shí)踐證明了“物探先行、鉆探驗(yàn)證、化探跟進(jìn)”的科學(xué)性。

工作面；巖層結(jié)構(gòu)；頂板水；涌水類型；覆巖層；物探；鉆探；化探

1 工作面概況

山西朔州平魯區(qū)茂華下梨園煤業(yè)有限公司(以下簡(jiǎn)稱下梨園煤業(yè))40101綜放工作面位于4煤層401采區(qū)南部，為401采區(qū)首采工作面，其煤層底板標(biāo)高1 243～1 276 m，煤層傾角平均-3°，平均煤厚9 m，走向長(zhǎng)1 620 m，傾向?qū)?50 m，面積243 000 m2。

2 地質(zhì)與水文地質(zhì)概況

2.1 地質(zhì)概況

401采區(qū)位于井田4煤層中，東鄰401采區(qū)回風(fēng)巷，西至井田邊界，南鄰中煤平朔集團(tuán)井工三礦，北鄰40102掘進(jìn)工作面，煤厚9.07～16.80 m，平均13.48 m，煤層頂板為泥巖、中砂巖，底板為砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖。40101綜放工作面總體為一走向NEE、傾向SSE的單斜構(gòu)造，地層產(chǎn)狀平緩，傾角在2°～5°之間變化，掘進(jìn)揭露一條落差2.7 m正斷層。

2.2 水文地質(zhì)概況

2.2.1 地表水及河流

井田內(nèi)無(wú)地表季節(jié)性河流，中部發(fā)育向北傾斜的主沖溝，各大小沖溝平時(shí)基本干涸無(wú)水，唯雨季時(shí)才匯集洪水，由井田東西兩側(cè)向中部主沖溝匯聚，最后向北排出井田，輾轉(zhuǎn)注入馬關(guān)河。

2.2.2 含水層

(2)二疊系下統(tǒng)山西組和下石盒子組砂巖裂隙含水層組因埋藏淺，近地表巖石均已風(fēng)化，屬風(fēng)化裂隙水。據(jù)鄰區(qū)東露天勘探區(qū)西北部邊界的D701號(hào)鉆孔抽水資料，單位涌水量為0.000 5～0.002 8 L/(s·m)，滲透系數(shù)k為0.002 340～0.005 207 m/d，水位標(biāo)高為1 224.00～1 358.35 m，該含水層組富水性弱。

(3)第四系松散巖類孔隙含水層組廣泛分布于井田內(nèi)，一般厚度為0～54.0 m，平均33.5 m。巖性上部為淺紅色亞粘土、砂質(zhì)粘土，含多層鈣質(zhì)結(jié)核，底部為砂礫石間夾少量粘土，孔隙發(fā)育，連通性好，透水性強(qiáng)，含水較豐富，富水性中等，為近地表一個(gè)較好的含水層。

3 頂板水防治方法

工作面回采前嚴(yán)格按照“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原則，采取“物探先行、鉆探驗(yàn)證、化探跟進(jìn)”的綜合探測(cè)手段[1]。

3.1 超前物探

2013年4月，井田中部劃定區(qū)域開(kāi)展地面瞬變電磁勘探工作，對(duì)40101綜放工作面頂板富水性進(jìn)行了探查。通過(guò)本次地面瞬變電磁勘探，圈定了40101綜放工作面頂板砂巖K3，K4砂巖含水層局部富水異常區(qū)。

(1)圈定了4煤層上覆的K4砂巖局部富水異常區(qū)Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ(如圖1所示)。其中異常區(qū)Ⅰ，Ⅱ高程在1 295～1 315 m，距離4煤層垂高38～58 m；異常區(qū) Ⅲ 高程在1 310～1 330 m，距離4煤層垂高40～60 m。

(2)圈定了4煤層直接頂K3砂巖局部富水異常區(qū)3(如圖1所示)，異常區(qū)3的高程在1 275～1 290 m，距離4煤層垂高2～17 m。

圖1 40101工作面物探富水異常區(qū)平面位置示意

3.2 鉆探驗(yàn)證

(1)正常段富水性探查。40101綜放工作面頂板富水性探查布置在40101運(yùn)輸順槽與40101回風(fēng)順槽。兩順槽各從切眼開(kāi)始每50 m布設(shè)1個(gè)鉆場(chǎng)，對(duì)40101綜放工作面頂板砂巖含水層進(jìn)行超前探查，每個(gè)鉆場(chǎng)按要求布置5個(gè)鉆孔。按計(jì)劃布設(shè)鉆場(chǎng)64個(gè)，設(shè)計(jì)工程量24 448 m，已完成工程量18 008 m。

(2)物探富水異常區(qū)鉆探驗(yàn)證。對(duì)頂板K4砂巖物探富水異常區(qū)施工補(bǔ)探鉆孔，首先施工物探異常區(qū)中心驗(yàn)證孔，鉆孔終孔位置穿過(guò)物探異常區(qū)垂高10 m，根據(jù)中心鉆孔出水情況確定加密鉆孔布置程度，直至物探低阻異常區(qū)得到充水探查與疏放。施工出水鉆孔16個(gè)，共疏放頂板水41 840 m3。

3.3 化探跟進(jìn)

表1 40101工作面水質(zhì)化驗(yàn)成果

4 頂板水防治效果

下梨園煤業(yè)40101綜放工作面頂板水防治工作綜合采用了物探、鉆探、化探相結(jié)合的探放水技術(shù)手段，在物探階段布置了測(cè)點(diǎn)350個(gè)，探查出富水異常區(qū)4個(gè)，異常區(qū)面積81 922 m2；鉆探階段布置鉆場(chǎng)64個(gè)，完成鉆進(jìn)工程量18 008 m，疏放頂板裂隙水41 840 m3；水質(zhì)化驗(yàn)5次，排除老空水隱患。系統(tǒng)科學(xué)地開(kāi)展了該工作面水害防治工作，避免了工作面頂板水害事故[2]。

5 結(jié)論

(1)40101綜放工作面頂板砂巖含水層局部富水異常區(qū)物探成果準(zhǔn)確，為探放設(shè)計(jì)施工提供了科學(xué)依據(jù)。

(2)井下鉆探施工驗(yàn)證了煤層頂板富水性，疏放了頂板砂巖裂隙水，排除了頂板水害隱患，為下梨園煤業(yè)安全生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

(3)水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果與水源類型預(yù)測(cè)相吻合，提高了探水的可靠性和驗(yàn)證率。

(4)40101工作面涌水主要以頂部砂巖裂隙水為主，第四系水對(duì)煤層頂部砂巖裂隙水有一定的補(bǔ)充作用，回采工作面涌水預(yù)測(cè)時(shí)應(yīng)予以考慮。

[1]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督局，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦防治水規(guī)定[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.

[2]國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局.中國(guó)煤礦水害防治技術(shù)[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2011.

(本文責(zé)編：白銀雷)

張仕同(1967—)，男，山東萊蕪人，總工程師，高級(jí)工程師，從事采掘及地測(cè)防治水方面的工作(E-mail:15110829643@163.com)。

孟海翔(1980—)，男，山東泰安人，副總工程師,工程師，從事地測(cè)防治水方面的工作(E-mail:xzmkmhx@126.com)。

霍昌(1974—)，男，山西朔州人，地測(cè)科科長(zhǎng)，助理工程師，注冊(cè)安全師，從事地測(cè)防治水工作(E-mail:623924852@qq.com)。

楊洋(1985—)，男，山東泰安人，生產(chǎn)技術(shù)部主任，工程師，工學(xué)碩士，從事采掘工作(E-mail:394580743@qq.com)。

王凱(1990—)，男，河北衡水人，助理工程師，從事煤礦防治水工作(E-mail:1039850425@qq.com)。

TD 82-9

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1674-1951(2017)11-0057-02

2017-09-11；

2017-10-11