218103工作面風(fēng)巷水文地質(zhì)情況分析
2012-12-31 00:00:00徐偉
【摘要】急傾斜礦井218103工作面跨石門開采，煤層平均傾角85°，上方218101采空區(qū)封閉時(shí)間長(zhǎng)，受老頂、老底砂巖裂隙水和西一石門積水補(bǔ)給，造成采空區(qū)有大量積水，采用疏水降壓和邊掘邊探的防治水措施，確保218103工作面安全掘進(jìn)。
【關(guān)鍵詞】砂巖裂隙水；采空區(qū)；靜儲(chǔ)量型；補(bǔ)給
1.工作面概況
218103工作面東起-340m中央石門西201m，西至-340m中央石門西618m，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度417m，風(fēng)巷標(biāo)高-376.3m～-375.1m，按3‰上坡施工；機(jī)巷標(biāo)高-405.8m～-384.0m，先按3‰上坡施工321m，再按8°上山施工159m，最后施工14m平坡。生根眼垂高29.5m；開切眼垂高8.9m。
218103工作面上部為218101工作面采空區(qū)，北部為211303工作面（正在回采），南部為216101工作面（正在掘進(jìn)）。該工作面對(duì)應(yīng)地表為劉集鄉(xiāng)塌陷區(qū)。
2.地質(zhì)條件
2.1地層簡(jiǎn)述
老頂：灰～灰白色、厚層狀細(xì)砂巖，致密、堅(jiān)硬，礦物成分以石英砂巖為主，長(zhǎng)石次之，含暗色礦物。
直接頂板：深灰色、厚層狀砂質(zhì)泥巖，致密、堅(jiān)硬，局部夾雜有細(xì)砂巖條帶。
8-1煤：黑色，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受倒轉(zhuǎn)褶曲軸影響，煤層賦存不穩(wěn)定。正常煤層厚度1.5m～3.2m，平均2.8m。距8-1煤頂板約12m處發(fā)育有8-2煤。
直接底板：灰色、厚層狀砂質(zhì)泥巖，致密、堅(jiān)硬，含大量植物化石碎片。
老底：灰白色、厚層狀細(xì)砂巖，致密、堅(jiān)硬，裂隙較發(fā)育，夾雜有薄層狀炭質(zhì)泥巖。
2.2地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)述
地層情況：該工作面位于倒轉(zhuǎn)軸附近，地層產(chǎn)狀變化較大。預(yù)計(jì)218103工作面風(fēng)巷整體地層北傾，傾角50°～90°；機(jī)巷在-340m中央石門西126～380m段地層南傾，傾角75°～90°；石門西380m至切眼段地層北傾，傾角45°～90°，走向230～265°。
斷層：根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料分析，該工作面掘進(jìn)范圍內(nèi)位于倒轉(zhuǎn)褶曲軸兩翼，受其影響，構(gòu)造較發(fā)育。預(yù)計(jì)機(jī)巷掘進(jìn)至-340m中央石門西約447m處將揭露f2181-05（逆，30°∠40°L=4～6m）斷層，對(duì)煤（巖）層的連續(xù)性及完整性破壞較大。
3.水文地質(zhì)情況
216101工作面風(fēng)巷現(xiàn)已施工至-340m中央石門西約330m，預(yù)計(jì)218103工作面風(fēng)巷施工前， -340m西一石門的積水將通過(guò)216101工作面風(fēng)巷提前疏放， 218101采空區(qū)水頭值高度最大不超過(guò)-336.4m，水壓不超過(guò)0.34MPa。
3.1水文地質(zhì)條件
（1）根據(jù)上方8-1煤工作面回采過(guò)程中揭露的水文地質(zhì)資料分析，預(yù)計(jì)218103工作面上方采空區(qū)內(nèi)存有一定量積水。
（2）8-2～6-1煤頂?shù)装迳皫r裂隙含水層（段）：巖性為灰～灰白色的中細(xì)粒砂巖及石英砂巖，夾薄層泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉砂巖。含水砂巖累計(jì)厚度19.29-56.14m，平均29m。據(jù)提升檢孔抽水試驗(yàn)資料，靜止水位標(biāo)高15.997m，q=0.005592l/s.m，k=0.05458m/d，賦水性弱。水質(zhì)類型為Cl～Na.Ca型，PH值7.7，礦化度1.042g/l，總硬度為23.34德國(guó)度。該含水層（段）砂巖裂隙發(fā)育具有不均一性，地下水處于封閉～半封閉環(huán)境，水源以靜儲(chǔ)量為主，是開采8-1煤的直接充水含水層。
（3）-410m8-1煤東探巷雖封閉時(shí)間較長(zhǎng)，但通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)封閉墻前出水情況觀察，無(wú)明顯涌水，預(yù)計(jì)巷道內(nèi)積水量較少。
3.2充水因素分析
3.2.1采空區(qū)水充水因素分析
①218103工作面上方采空區(qū)的主要補(bǔ)給水源為8-1煤老頂、老底砂巖裂隙水，正常補(bǔ)給量2～3m3/h。
②218101工作面跨-340m西一石門開采，受采動(dòng)及采空區(qū)冒落等因素影響，預(yù)計(jì)-340m西一石門8-1煤附近將形成低洼變形區(qū)，標(biāo)高點(diǎn)最低，西一石門內(nèi)的部分積水將補(bǔ)給至218101工作面采空區(qū)。
③218101工作面機(jī)巷均按腰線施工，收作眼至切眼坡度約5.3‰，上坡施工，同時(shí)，機(jī)巷封閉墻底部埋設(shè)有一路4吋排水管，達(dá)到對(duì)采空區(qū)水持續(xù)排放的目的。但考慮到8-1煤松散、破碎，工作面采動(dòng)后巖移及采空區(qū)冒落不均一等因素影響，部分地段易形成阻水區(qū)，造成采空區(qū)內(nèi)局部積水。
④通過(guò)對(duì)-340m中央石門11-2煤封閉墻前放水孔觀測(cè)資料分析，預(yù)-340m11-2煤巷道積水量較大，且可能補(bǔ)給至西一石門。同時(shí)，由于-340m西一石門兩端及中央石門～西二11-2煤兩端封閉時(shí)間較長(zhǎng)，西一石門內(nèi)自身積水無(wú)法正常排出，造成石門內(nèi)積水量增加。
⑤218101工作面機(jī)巷開切眼標(biāo)高點(diǎn)最高，機(jī)巷封閉墻處標(biāo)高最低，正常情況下采空區(qū)水將通過(guò)機(jī)巷封閉墻埋設(shè)的排水管排出；通過(guò)觀-410m～-382m8-1煤運(yùn)輸上山封閉墻前無(wú)水滲出，綜合分析，218101采空區(qū)積水范圍不大于400m，機(jī)巷封閉墻內(nèi)最大積水高度按2.1m，含水系數(shù)K按0.2計(jì)算，218101工作面采空區(qū)積水量計(jì)算如下：
Q218101≤L*S*H/2*K=400*3*2.1*0.5*0.2=252m3。
3.2.2砂巖裂隙水充水因素分析
①8-1煤頂、底板砂巖賦水性弱，雖該水源為靜儲(chǔ)量型，但由于西一石門封閉時(shí)間較長(zhǎng)，砂巖水疏放后全部進(jìn)入西一石門內(nèi)，無(wú)法正常排出，造成大部分積水補(bǔ)給至8-1煤采空區(qū)。
②因8-1煤采動(dòng)影響，破壞了其頂?shù)装迳皫r的原始賦存狀態(tài)，造成砂巖裂隙張開或加大，增加了導(dǎo)水性，砂巖裂隙水將直接補(bǔ)給到采空區(qū)內(nèi)。
綜上分析：威脅218103工作面掘進(jìn)的主要充水水源為工作面上方采空區(qū)水。
3.3工作面涌水量預(yù)計(jì)
根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)及水文地質(zhì)資料分析，預(yù)計(jì)218103工作面掘進(jìn)正常涌水量5～8m3/h，最大涌水量約20m3/h。
4.防治水工程及措施
4.1探放水鉆孔布置原則
①218103工作面風(fēng)巷施工前，首先在218101工作面機(jī)巷自上而下布置“疏水降壓孔”，確保218101工作面采空區(qū)水水壓控制在0.1MPa以下。
②218103工作面風(fēng)巷施工過(guò)程中，采取“邊探邊掘”的防治水原則，施工小仰角、長(zhǎng)距離的“疏放孔”對(duì)上方采空區(qū)水進(jìn)行超前疏放。
4.2探放水鉆孔布置方法
疏水降壓孔施工過(guò)程中，要求下入一路長(zhǎng)度大于5m的套管，孔口安裝控制閘閥，確保鉆孔探放到老空區(qū)位置水壓必須低于0.1MPa；疏放孔要求每30m施工一組，每組布置2個(gè)鉆孔，保證鉆孔透采空區(qū)位置與開孔位置水平鉆距不小于20m。
4.3水害防治措施
（1）巷道在施工過(guò)程中，必須堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，對(duì)巷道掘進(jìn)過(guò)程中存在出水異常區(qū)，要求停頭對(duì)上方采空區(qū)水進(jìn)行超前疏放，確保水患完全消除后方可組織生產(chǎn)。
（2）巷道施工過(guò)程中，水溝要及時(shí)跟到迎頭，確保排水路線暢通。另外，要求風(fēng)巷迎頭必須設(shè)置2臺(tái)電泵（單泵排水能力不低于30m3/h），一備一用，排水管路要及時(shí)跟至迎頭。
（3）在砂巖裂隙、構(gòu)造發(fā)育及218103工作面風(fēng)巷淋、滲水相對(duì)集中地段，地質(zhì)及防治水人員要加強(qiáng)地質(zhì)及水文地質(zhì)資（下轉(zhuǎn)第288頁(yè)）（上接第280頁(yè)）料的收集、整理與分析，必要時(shí)施工探放水鉆孔。
（4）8-1煤松散、破碎，巷道及小眼在施工過(guò)程中，要加強(qiáng)超前支護(hù)及頂板管理，防止冒頂而造成采空區(qū)水異常涌出。
（5）加強(qiáng)水情水害的預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)工作，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)處理。
（6）風(fēng)巷掘進(jìn)過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)安排專人觀測(cè)水情，發(fā)現(xiàn)出水征兆，要立即把人員撤至安全地點(diǎn)，并報(bào)告礦調(diào)度室，待隱患消除后方可重新組織生產(chǎn)。
5.結(jié)論
威脅218103工作面風(fēng)巷安全掘進(jìn)的主要充水水源為上方采空區(qū)水。巷道施工過(guò)程中，只要把采空區(qū)水超前疏放干凈，加強(qiáng)超前支護(hù)和提高支護(hù)強(qiáng)度，防止冒頂誘發(fā)采空區(qū)水異常涌出，可以杜絕水害事故的發(fā)生，確保巷道施工安全。
【參考文獻(xiàn)】
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