掘進(jìn)巷道頂板裂隙水分析與探放水技術(shù)

董一鵬

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)公司晉華宮礦，山西 大同 037016）

水害嚴(yán)重影響我國煤礦的安全生產(chǎn)，近年來，礦井回采工作面、掘進(jìn)頭透水事故時有發(fā)生[1-2]。我國煤礦防治水堅(jiān)持“預(yù)測預(yù)報，有疑必探，先探后掘，先治后采”的方針政策[3-4]。由此可知，水害預(yù)測預(yù)報及水害探測是防治水害的關(guān)鍵。 礦井水主要來源有含水層中的裂隙水、采空區(qū)的老窯水等。 含水層存在水量持續(xù)供給的情況，一般情況下采用封堵或者隔離的方式；當(dāng)水量較小時采用排水方式進(jìn)行治理。 老窯水通常情況下水量補(bǔ)給較少，采用排水的方式進(jìn)行防治[5-9]。

晉華宮礦11#層307 盤區(qū)8718 工作面巷道掘進(jìn)過程中存在頂板涌滲水異常現(xiàn)象。 根據(jù)地質(zhì)報告，工作面上方存在含水層，水量大小不確定；工作面附近存在老窯水，水量不確定。 為防止掘進(jìn)及后期回采過程中頂板水害的發(fā)生，以8718 工作面運(yùn)輸順槽掘進(jìn)過程中水害防治問題為研究對象，對探放水工程進(jìn)行相關(guān)研究。

1 礦井及8718 工作面概況

山西大同煤業(yè)有限公司晉華宮礦可采儲量1.5 億噸，目前礦區(qū)主采區(qū)域?yàn)?07 盤區(qū)，主采11#煤層，平均煤層厚度3.03 m。 備采工作面8718 工作面，設(shè)計(jì)走向長度1 978 m，傾向長度187 m。11#煤層上覆8#煤層，平均間距40 m；上距7-3#煤層平均55 m；上距3#煤層平均距離90 m；煤層綜合地質(zhì)柱狀圖如圖1 所示。11#煤層直接頂為黑色細(xì)砂巖，直接底板為深灰色細(xì)砂巖。 礦井采用綜合機(jī)械化開采，一次采全高，不落底。

圖1 F1 斷層剖面

2 8718 運(yùn)輸順槽頂板水文地質(zhì)分析

據(jù)對307 盤區(qū)內(nèi)11#煤層賦存情況的分析，8718 工作面區(qū)域整體水文地質(zhì)條件簡單，區(qū)內(nèi)無較大含水層。 地面為原榆澗村西北，均為耕地，沖溝較少，地面微現(xiàn)裂縫，主要水源補(bǔ)給為大氣降水，大氣降水通過巖層孔隙裂縫滲透進(jìn)入采空區(qū)。含水層富水性弱，隔水層富水性極弱。 水害導(dǎo)水通道為褶皺、斷層等地質(zhì)構(gòu)造。

目前8718 工作面未開采，工作面內(nèi)存在斷層構(gòu)造4 個，褶皺構(gòu)造2 個。 具體情況如表1 所示。

表1 構(gòu)造情況匯總

綜合分析8718 工作面水文地質(zhì)情況，該工作面水窖威脅主要為構(gòu)造導(dǎo)通上部含水層的裂隙通道，地表水通過裂隙流入采空區(qū)積水，再滲入11#煤層頂板引發(fā)涌滲水，防治水主要措施為施工鉆孔進(jìn)行探放水。

3 8718 運(yùn)輸順槽探放水施工技術(shù)

據(jù)8718 工作面基本情況可知，8718 工作面主要水害水源為地表降水通過裂隙滲入到工作面，導(dǎo)水通道為斷層、褶皺構(gòu)造。 因此在通過斷層和褶皺構(gòu)造時需要制定加強(qiáng)措施。

8718 工作面運(yùn)輸順槽掘進(jìn)過程中，探放水鉆孔設(shè)計(jì)如圖2 所示，鉆孔參數(shù)如表2 所示。

圖2 鉆孔設(shè)計(jì)

表2 鉆孔參數(shù)

鉆孔施工長度為掘進(jìn)頭前方100 m，預(yù)留20 m 超前距，每個循環(huán)允許掘進(jìn)80 m。

為防止掘進(jìn)過程中水量大量涌出，運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽各鋪設(shè)DN100 mm 排水管路一趟，配備一臺不小于60 m3/h 水泵作為緊急備用。

4 效果考察

每個循環(huán)施工完成后對鉆孔中排水量進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測，數(shù)據(jù)監(jiān)測時間為12 h，排水量降低至0.2 m3/h 以下視為排水達(dá)標(biāo)。

通過對掘進(jìn)過程中4 個斷層以及無斷層結(jié)構(gòu)循環(huán)的涌水量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 （統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3所示），得出結(jié)論如下：

圖3 不同區(qū)域探放水孔水量統(tǒng)計(jì)

根據(jù)探放水情況分析，F(xiàn)1斷層位置點(diǎn)無水害；F2、F3斷層區(qū)域存在少量水，通過6 個小時排放基本滿足要求。無斷層區(qū)域也存在少量水，通過排放基本滿足要求。F4斷層位置水量較大，先施工鉆孔后進(jìn)行排放，排放7 h 后水量降低到0.2 m3/h 以下。探放水工作完成后，運(yùn)輸巷后期未出現(xiàn)大量水涌出現(xiàn)象。

5 結(jié)論

通過對晉華宮礦8718 工作面區(qū)域水文地質(zhì)情況進(jìn)行分析，制定了探放水措施，并進(jìn)行了效果考察，結(jié)論如下：

1）8718 工作面區(qū)域水害較小，水源主要來源于地表水，主要通過斷層裂隙滲流到采空區(qū)，滲水通道為4 個斷層和2 個褶皺構(gòu)造。

2）水害治理措施為施工探放水鉆孔，每個循環(huán)施工探放水鉆孔5 個，控制巷道斷面左右?guī)?、上下幫及前?00 m 范圍，超前距20 m。

3）效果考察結(jié)果顯示，F(xiàn)4斷層區(qū)域存在水害隱患，最大涌水量為0.32 m3/h，通過排放7 h 后，基本滿足安全要求。