張磊

摘 要：煤頂板粗砂巖含水層距離較近，含水層厚度局部增大，在回采過程中受采動(dòng)影響，將使工作面溝通頂板含水層，導(dǎo)致工作面涌水量加大，影響工作面正?；夭?，因此采取預(yù)疏放措施，效果總體較好，基本達(dá)到了預(yù)期疏放目標(biāo)，大大降低了采后采空區(qū)的涌水量，對(duì)保證工作面安全、高效回采起到了重要作用。本文以新驛煤礦為例，對(duì)煤頂板砂巖水的疏放應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)研究。

關(guān)鍵詞：頂板水；砂巖水；超前疏放；瞬變電磁；鉆探

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.087

1 提出的背景

新驛煤礦五采區(qū)工作面在回采過程中，受到頂板淋水的困擾，特別是在已經(jīng)回采完畢的1503工作面、1505工作面，回采期間頂板淋水最大時(shí)達(dá)到35m?/h，嚴(yán)重影響到正常的回采作業(yè)，影響了煤質(zhì)，為了給1509工作面提供較好的生產(chǎn)作業(yè)條件及提高煤質(zhì)，決定在1509工作面進(jìn)行超前頂板砂巖水疏放。

2 研究?jī)?nèi)容

2.1工作面概況

1509工作面回采煤層為3上煤層， 煤層最大厚度為3.2m，最小為2.5m。煤層頂板：偽頂厚度0.2～1.5m泥巖，灰黑色，巨厚層狀，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)含植物葉片化石；直接頂1.8～4.6m粉砂巖，黑灰色。粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，平坦?fàn)顢嗫?，具水平層理，層面富含植物化石碎片，具滑面；老頂中砂巖3.5～6.5m，淺灰色，中粒結(jié)構(gòu)，礦物成分以石英為主，長(zhǎng)石次之，次圓狀。

該工作面底層呈單斜構(gòu)造，地層走向西北～東南方向，傾角4～19°。該面受斷層影響煤層頂板有起伏，煤層發(fā)育不穩(wěn)定，在兩順槽掘進(jìn)過程中，在斷層處頂板破碎帶有淋水現(xiàn)象，最大處約1.5 m?/h。工作面回采時(shí)預(yù)計(jì)涌水量5～20 m?/h，最大涌水量40 m?/h。

2.2 頂板水賦存情況分析

該區(qū)域頂板砂巖局部富水弱，但是局部較為集中，五采區(qū)多處頂板均有淋水出現(xiàn)。根據(jù)鉆孔及已經(jīng)揭漏煤層頂板資料分析，主要為煤層頂板粉砂巖、中砂巖含水性較強(qiáng)，賦水特點(diǎn)以靜態(tài)儲(chǔ)水為主，為巖層沉積時(shí)原生水，隨著開采得到釋放。

2.3 頂板水疏放方案

在工作面形成后，由礦務(wù)局物探隊(duì)使用Terra TEM 瞬變電磁儀進(jìn)行瞬變電磁進(jìn)行對(duì)頂?shù)匕搴惓Ｌ綔y(cè)。根據(jù)瞬變電磁資料分析，結(jié)合地質(zhì)情況，在主要富水異常區(qū)進(jìn)行鉆探施工，對(duì)頂板砂巖水進(jìn)行引導(dǎo)疏放。

（1）確定頂板砂巖水富水區(qū)域。如圖所示，富水異常區(qū)B1、B2、B3三個(gè)區(qū)域，其中B1、B2區(qū)域面積小，對(duì)回采影響較小。B3面積較大，該地段頂板構(gòu)造復(fù)雜，頂板破碎，斷層帶有可能溝通上部砂巖含水層，對(duì)回采有一定影響。

（2）施工探水鉆孔。在工作面推進(jìn)過程中，實(shí)際揭露的淋水變大位置與成果圖有誤差，與物探隊(duì)溝通后，確認(rèn)瞬變電磁誤差約20m，最終確定在位于第二聯(lián)絡(luò)巷向下60m處皮帶順槽處施工鉆探，此處位于斷層破碎帶邊緣，頂?shù)装宸香@探施工條件，共設(shè)計(jì)兩組六個(gè)鉆孔。

（3）鉆孔施工技術(shù)要求?？讖骄鶠?108mm，打 6 m 深將孔內(nèi)沖洗干凈，下φ97 mm 套管，在孔口用砂漿將套管固定并封死，然后用封孔泵封孔，待固結(jié) 48 h 后進(jìn)行掃孔，鉆進(jìn)深度超過套管長(zhǎng)度后，在套管外露部分安裝閘閥式控水瓦籠及壓力表，并進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力達(dá) 1.0 MPa 以上并持續(xù) 0.5 h，確認(rèn)無滲水、松動(dòng)等現(xiàn)象后，再改用65 mm 鉆頭鉆至終孔。

（4）健全完善的排水系統(tǒng)。根據(jù)工作面回采時(shí)最大涌水量，排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為雙電源供電，兩趟管路排水都為φ108mm排水管路，2 臺(tái) 37 kW 排水泵（一臺(tái)備用），排水能力達(dá)到80 m?/h以上。

（5）加強(qiáng)水文地質(zhì)資料分析、預(yù)報(bào)和觀測(cè)工作。工作面回采過程中嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦防治水規(guī)定》，堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探，先探后采，先治后采”的工作原則。在工作面回采至富水區(qū)時(shí)提前發(fā)放水害隱患通知單，檢查、整改排水系統(tǒng)；生產(chǎn)單位組織生產(chǎn)時(shí)平穩(wěn)推進(jìn)，避免推進(jìn)過快，造成壓力增大。

2.4 結(jié)論

（1）通過疏放1509工作面的回采期間正常涌水量在8m3/h，保證了工作面的快速推進(jìn)，保證了煤質(zhì)，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）砂巖頂板裂隙水的有效防治，主要取決于煤層頂板砂巖的賦存狀態(tài)、裂隙成因條件與發(fā)育情況，富水性及涇流補(bǔ)給，對(duì)排泄條件的掌握和了解。

（3）根據(jù)煤層頂板進(jìn)行瞬變電磁法勘探富水區(qū)采用鉆孔疏放頂板砂巖裂隙水，可以提前降低或消除水害影響，但是本區(qū)域煤層頂板含有一層泥巖，鉆孔疏放不一定能達(dá)到滿意效果。

（4）工作面建立、健全完善的排水系統(tǒng)在出現(xiàn)水害時(shí)，可以將影響降到最低程度。

3 創(chuàng)新性分析

本項(xiàng)目充分利用瞬變電磁探測(cè)3煤頂板砂巖的富水區(qū)，然有針對(duì)性的對(duì)異常區(qū)進(jìn)行疏放，改變了傳統(tǒng)的3煤頂板砂巖水冒落后自行外流的方式。

4 效益詳細(xì)分析

（1）通過超前疏放1509工作面頂板砂巖水，煤炭全水分由9.8%降低到8.3%，提高發(fā)熱量105大卡/千克，每大卡0.07元，噸煤?jiǎn)蝺r(jià)提高7.35元，每月8萬(wàn)噸產(chǎn)量，每月增加效益58.8萬(wàn)元。

（2）頂板淋水減小，改善了工作面生產(chǎn)環(huán)境，每小班次可節(jié)省清理皮帶巷淤泥人員2個(gè)，每月可節(jié)省人工180人次，合7.2人，人均工資7000元，節(jié)省5.04萬(wàn)元。

（3）減少了水泵的故障率，平均每月減少損壞水泵3臺(tái)左右，節(jié)省維修費(fèi)用2萬(wàn)元左右。

5 應(yīng)用情況和推廣應(yīng)用價(jià)值分析

對(duì)于新驛煤礦今后類似條件的工作面3煤頂板砂巖水的疏放提供了成功的經(jīng)驗(yàn)；也可供3煤頂板砂巖含水類似的的礦井借鑒。

參考文獻(xiàn)：

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