T—1火燒區(qū)下煤層開采頂板水的防治

吳海波

摘 要 神華寧煤集團棗泉煤礦分東、西兩井開采，兩井均沿背斜軸兩翼布置采掘工作面。110202工作面位于11采區(qū)北翼，其東側(cè)斜上方為T-1火燒區(qū)燒變巖含水體。探索與運用常規(guī)鉆孔、定向鉆孔、火區(qū)驗證孔等手段，有效疏放工作面頂板水。

關鍵詞 T-1火燒區(qū)；煤層；頂板水；防治

中圖分類號：TD74 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0121-01

1 概況

神華寧煤集團棗泉井田位于寧夏靈武市寧東礦區(qū)，設計年產(chǎn)量800萬噸，為寧東礦區(qū)特大型礦井。棗泉煤礦11采區(qū)所處位置區(qū)域地貌屬于低山丘陵區(qū)，并多為沙丘覆蓋，地表地勢呈南高北低之勢。110202工作面東側(cè)為T-1火燒區(qū)燒變巖含水體，距地表138～313 m，三條順槽巷道均沿主要開采煤層“二煤層”底板布置，采用綜采放頂煤工藝回采。工作面走向長度2437 m，傾斜長度270 m，傾角25°，煤層平均厚度7.1 m。工作面回風巷沿T-1火燒區(qū)燒變巖含水體西部邊界布置，中間留設約80 m防水煤柱，煤柱最薄處41 m（圖1）。工作面回采期間，T-1火燒區(qū)燒變巖含水體對110202工作面頂板砂巖含水層水具有明顯補給，對110202工作面的安全回采構(gòu)成威脅。

圖1 110202工作面充水性圖

2 水文地質(zhì)特征介紹

影響110202工作面的主要含水層有：侏羅系中統(tǒng)延安組燒變巖裂隙孔隙層間承壓水體（第Ⅱ含水層）、侏羅系中統(tǒng)直羅組砂巖含水層（第Ⅲ含水層）與侏羅系中統(tǒng)延安組砂巖含水層（第Ⅳ含水層）。

1）中侏羅統(tǒng)延安組燒變巖裂隙孔隙層間承壓水（Ⅱ含水層）。T-1火燒區(qū)燒變巖含水體南北長為2790 m，東西寬為620 m，燒變最深達+1261 m水平，火燒區(qū)水位高程為49.2 m。據(jù)補勘報告，含水體靜態(tài)水量達273萬m3。

2）中侏羅統(tǒng)直羅組砂巖含水層（Ⅲ含水層）。據(jù)工作面區(qū)域內(nèi)煤田地質(zhì)鉆孔進行分析，直羅組粗砂巖西南部厚、東北部薄，俗稱“七里鎮(zhèn)”砂巖，為二層煤直接充水含水層。

3）中侏羅統(tǒng)延安組砂巖含水層（Ⅳ含水層）。據(jù)工作面區(qū)域內(nèi)煤田地質(zhì)鉆孔資料，該組含水層平均厚度19.9 m。該含水層富水性較弱，但是處于二煤頂部的第一個含水層，在火區(qū)范圍由于二煤的燃燒，使該組巖層燒變，產(chǎn)生了大量的含水孔隙、裂隙，使其含水性大大加強。

3 T-1火燒區(qū)下開采頂板水的防治

T-1火燒區(qū)下頂板水的防治為長久且有序的一個過程。首先采用物探鉆探等方法初步確定火燒區(qū)邊界、根據(jù)涌水大小確定區(qū)域與主排水系統(tǒng)、施工超前鉆孔實施邊探邊掘、施工頂板探水鉆孔、頂板施工定向鉆孔全面疏放工作面頂板水、施工火區(qū)驗證孔、加強對火區(qū)水位的對比觀測等。

1）地面施工鉆孔進一步確定火燒區(qū)邊界。首先，根據(jù)精查報告圈定的邊界，在T-1火燒區(qū)通過施工6個地表鉆孔，探知該區(qū)域下方2煤是否燒變；通過抽水試驗、測井等工程，查明了Ⅰ號火燒區(qū)燒變巖含水層與北部碎石井溝的水力聯(lián)系及補給關系，計算了Ⅰ號火燒區(qū)燒變巖含水層的相關水文參數(shù)及蓄水量，為110202工作面安全生產(chǎn)和效益生產(chǎn)提供足夠的地質(zhì)及水文地質(zhì)參數(shù)，進一步優(yōu)化110202工作面探放水設計及工作面的安全布置及回采。

2）實施邊探邊掘。根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》，在工作面回風巷實施“邊探邊掘”，巷道上幫在煤層中施工超前鉆孔，每30 m一組，方位為N30°E，共施工69個超前鉆孔，確保前方巷道的施工安全。

3）井底及區(qū)域排水系統(tǒng)的改造。考慮到礦井疏放水壓力的增大，在工作面回風巷巷口設排水點，配備4臺MD155-67×4耐磨多極離心泵，通過一趟Φ325 mm的排水管路向地面獨立排水，同時對井底排水系統(tǒng)進行了改造，由原來的三臺MD280-65×8型耐磨多極泵換為三臺MD500-57×9（P）型多級泵，滿足了礦井排水的需求。

4）施工探放水鉆孔、定向鉆孔、火區(qū)驗證孔。工作面風、機巷累計施工頂板探放水鉆孔71個共7023 m，有效地疏放了工作面頂板水。在工作面風機巷各設一探水硐室，施工定向鉆孔，累計共施工4個主孔4個分支孔共2577 m，有效地疏放了工作面切眼以南600 m范圍工作面頂板水，確保工作面的安全回采。通過觀測鉆孔涌水量、觀測鉆孔孔口壓力表，通過涌水量與壓力表數(shù)值的變化得知工作面頂板水逐漸減少。

在工作面回風巷離火燒區(qū)邊界最近位置與附近無煤田地質(zhì)鉆孔布置共布置5個驗證孔，沿著23～25°的煤層傾角，向火燒區(qū)燒變巖含水體打設驗證孔，裝設套管、流量計、壓力表。得出真實火燒區(qū)邊界比火燒區(qū)底部標高為+1261 m，T-1火燒區(qū)燒變巖含水體高度達48.5 m。其中離 T-1火燒區(qū)較近的1#、5#孔均打通火燒區(qū)，實際的邊界分別在原邊界東側(cè)65 m、23.3 m，一定程度上增加了工作面防隔水煤柱，保證了工作面回采安全。

4 結(jié)論

1）受火燒區(qū)補給、地表礦井主排水溝補給。火燒區(qū)燒變巖含水體S1水文觀測孔自年初的+1309.5 m降為年底+1279 m，燒變巖含水體水位累計下降30.2 m疏放水總量達330萬m3。

通過對110202工作面涌水量的分析以及地面觀測孔S1水位變化情況，加之對工作面頂板水文地質(zhì)條件的分析，認為燒變巖含水體對直羅組砂巖層補給較為明顯。皮帶巷其他區(qū)域打設的常規(guī)疏放水孔相對水量較小，但地面主排水溝正下方的皮帶巷1830 m附近涌水量較大。因此，推斷主排水溝水體可能對工作面頂板砂巖含水層有補給。

2）離火燒區(qū)較近時，鉆孔出水量大且持久。工作面回風巷16～21#常規(guī)疏放水孔位于巷道2200～2400 m間，4～7#常規(guī)疏放水孔位于巷道755～910 m間，均離T-1火燒區(qū)較近，單孔流量大，且疏水時間持續(xù)較長，印證疏放水孔離T-1火燒區(qū)含水體較近時，疏放水孔出水量大且持久。而其他探放水鉆孔在疏水期2～3個月后，水量均下降較為明顯。

參考文獻

[1]寧夏回族自治區(qū)靈武礦區(qū)棗泉井田勘探（精查）地質(zhì)報告[R].甘肅煤田地質(zhì)局，1989.

[2]神華寧煤集團棗泉煤礦110202風巷探放水地面鉆孔總結(jié)[Z].寧夏煤炭勘察工程公司，2011.endprint

摘 要 神華寧煤集團棗泉煤礦分東、西兩井開采，兩井均沿背斜軸兩翼布置采掘工作面。110202工作面位于11采區(qū)北翼，其東側(cè)斜上方為T-1火燒區(qū)燒變巖含水體。探索與運用常規(guī)鉆孔、定向鉆孔、火區(qū)驗證孔等手段，有效疏放工作面頂板水。

關鍵詞 T-1火燒區(qū)；煤層；頂板水；防治

中圖分類號：TD74 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0121-01

1 概況

神華寧煤集團棗泉井田位于寧夏靈武市寧東礦區(qū)，設計年產(chǎn)量800萬噸，為寧東礦區(qū)特大型礦井。棗泉煤礦11采區(qū)所處位置區(qū)域地貌屬于低山丘陵區(qū)，并多為沙丘覆蓋，地表地勢呈南高北低之勢。110202工作面東側(cè)為T-1火燒區(qū)燒變巖含水體，距地表138～313 m，三條順槽巷道均沿主要開采煤層“二煤層”底板布置，采用綜采放頂煤工藝回采。工作面走向長度2437 m，傾斜長度270 m，傾角25°，煤層平均厚度7.1 m。工作面回風巷沿T-1火燒區(qū)燒變巖含水體西部邊界布置，中間留設約80 m防水煤柱，煤柱最薄處41 m（圖1）。工作面回采期間，T-1火燒區(qū)燒變巖含水體對110202工作面頂板砂巖含水層水具有明顯補給，對110202工作面的安全回采構(gòu)成威脅。

圖1 110202工作面充水性圖

2 水文地質(zhì)特征介紹

影響110202工作面的主要含水層有：侏羅系中統(tǒng)延安組燒變巖裂隙孔隙層間承壓水體（第Ⅱ含水層）、侏羅系中統(tǒng)直羅組砂巖含水層（第Ⅲ含水層）與侏羅系中統(tǒng)延安組砂巖含水層（第Ⅳ含水層）。

1）中侏羅統(tǒng)延安組燒變巖裂隙孔隙層間承壓水（Ⅱ含水層）。T-1火燒區(qū)燒變巖含水體南北長為2790 m，東西寬為620 m，燒變最深達+1261 m水平，火燒區(qū)水位高程為49.2 m。據(jù)補勘報告，含水體靜態(tài)水量達273萬m3。

2）中侏羅統(tǒng)直羅組砂巖含水層（Ⅲ含水層）。據(jù)工作面區(qū)域內(nèi)煤田地質(zhì)鉆孔進行分析，直羅組粗砂巖西南部厚、東北部薄，俗稱“七里鎮(zhèn)”砂巖，為二層煤直接充水含水層。

3）中侏羅統(tǒng)延安組砂巖含水層（Ⅳ含水層）。據(jù)工作面區(qū)域內(nèi)煤田地質(zhì)鉆孔資料，該組含水層平均厚度19.9 m。該含水層富水性較弱，但是處于二煤頂部的第一個含水層，在火區(qū)范圍由于二煤的燃燒，使該組巖層燒變，產(chǎn)生了大量的含水孔隙、裂隙，使其含水性大大加強。

3 T-1火燒區(qū)下開采頂板水的防治

T-1火燒區(qū)下頂板水的防治為長久且有序的一個過程。首先采用物探鉆探等方法初步確定火燒區(qū)邊界、根據(jù)涌水大小確定區(qū)域與主排水系統(tǒng)、施工超前鉆孔實施邊探邊掘、施工頂板探水鉆孔、頂板施工定向鉆孔全面疏放工作面頂板水、施工火區(qū)驗證孔、加強對火區(qū)水位的對比觀測等。

1）地面施工鉆孔進一步確定火燒區(qū)邊界。首先，根據(jù)精查報告圈定的邊界，在T-1火燒區(qū)通過施工6個地表鉆孔，探知該區(qū)域下方2煤是否燒變；通過抽水試驗、測井等工程，查明了Ⅰ號火燒區(qū)燒變巖含水層與北部碎石井溝的水力聯(lián)系及補給關系，計算了Ⅰ號火燒區(qū)燒變巖含水層的相關水文參數(shù)及蓄水量，為110202工作面安全生產(chǎn)和效益生產(chǎn)提供足夠的地質(zhì)及水文地質(zhì)參數(shù)，進一步優(yōu)化110202工作面探放水設計及工作面的安全布置及回采。

2）實施邊探邊掘。根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》，在工作面回風巷實施“邊探邊掘”，巷道上幫在煤層中施工超前鉆孔，每30 m一組，方位為N30°E，共施工69個超前鉆孔，確保前方巷道的施工安全。

3）井底及區(qū)域排水系統(tǒng)的改造。考慮到礦井疏放水壓力的增大，在工作面回風巷巷口設排水點，配備4臺MD155-67×4耐磨多極離心泵，通過一趟Φ325 mm的排水管路向地面獨立排水，同時對井底排水系統(tǒng)進行了改造，由原來的三臺MD280-65×8型耐磨多極泵換為三臺MD500-57×9（P）型多級泵，滿足了礦井排水的需求。

4）施工探放水鉆孔、定向鉆孔、火區(qū)驗證孔。工作面風、機巷累計施工頂板探放水鉆孔71個共7023 m，有效地疏放了工作面頂板水。在工作面風機巷各設一探水硐室，施工定向鉆孔，累計共施工4個主孔4個分支孔共2577 m，有效地疏放了工作面切眼以南600 m范圍工作面頂板水，確保工作面的安全回采。通過觀測鉆孔涌水量、觀測鉆孔孔口壓力表，通過涌水量與壓力表數(shù)值的變化得知工作面頂板水逐漸減少。

在工作面回風巷離火燒區(qū)邊界最近位置與附近無煤田地質(zhì)鉆孔布置共布置5個驗證孔，沿著23～25°的煤層傾角，向火燒區(qū)燒變巖含水體打設驗證孔，裝設套管、流量計、壓力表。得出真實火燒區(qū)邊界比火燒區(qū)底部標高為+1261 m，T-1火燒區(qū)燒變巖含水體高度達48.5 m。其中離 T-1火燒區(qū)較近的1#、5#孔均打通火燒區(qū)，實際的邊界分別在原邊界東側(cè)65 m、23.3 m，一定程度上增加了工作面防隔水煤柱，保證了工作面回采安全。

4 結(jié)論

1）受火燒區(qū)補給、地表礦井主排水溝補給。火燒區(qū)燒變巖含水體S1水文觀測孔自年初的+1309.5 m降為年底+1279 m，燒變巖含水體水位累計下降30.2 m疏放水總量達330萬m3。

通過對110202工作面涌水量的分析以及地面觀測孔S1水位變化情況，加之對工作面頂板水文地質(zhì)條件的分析，認為燒變巖含水體對直羅組砂巖層補給較為明顯。皮帶巷其他區(qū)域打設的常規(guī)疏放水孔相對水量較小，但地面主排水溝正下方的皮帶巷1830 m附近涌水量較大。因此，推斷主排水溝水體可能對工作面頂板砂巖含水層有補給。

2）離火燒區(qū)較近時，鉆孔出水量大且持久。工作面回風巷16～21#常規(guī)疏放水孔位于巷道2200～2400 m間，4～7#常規(guī)疏放水孔位于巷道755～910 m間，均離T-1火燒區(qū)較近，單孔流量大，且疏水時間持續(xù)較長，印證疏放水孔離T-1火燒區(qū)含水體較近時，疏放水孔出水量大且持久。而其他探放水鉆孔在疏水期2～3個月后，水量均下降較為明顯。

參考文獻

[1]寧夏回族自治區(qū)靈武礦區(qū)棗泉井田勘探（精查）地質(zhì)報告[R].甘肅煤田地質(zhì)局，1989.

[2]神華寧煤集團棗泉煤礦110202風巷探放水地面鉆孔總結(jié)[Z].寧夏煤炭勘察工程公司，2011.endprint

摘 要 神華寧煤集團棗泉煤礦分東、西兩井開采，兩井均沿背斜軸兩翼布置采掘工作面。110202工作面位于11采區(qū)北翼，其東側(cè)斜上方為T-1火燒區(qū)燒變巖含水體。探索與運用常規(guī)鉆孔、定向鉆孔、火區(qū)驗證孔等手段，有效疏放工作面頂板水。

關鍵詞 T-1火燒區(qū)；煤層；頂板水；防治

中圖分類號：TD74 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0121-01

1 概況

神華寧煤集團棗泉井田位于寧夏靈武市寧東礦區(qū)，設計年產(chǎn)量800萬噸，為寧東礦區(qū)特大型礦井。棗泉煤礦11采區(qū)所處位置區(qū)域地貌屬于低山丘陵區(qū)，并多為沙丘覆蓋，地表地勢呈南高北低之勢。110202工作面東側(cè)為T-1火燒區(qū)燒變巖含水體，距地表138～313 m，三條順槽巷道均沿主要開采煤層“二煤層”底板布置，采用綜采放頂煤工藝回采。工作面走向長度2437 m，傾斜長度270 m，傾角25°，煤層平均厚度7.1 m。工作面回風巷沿T-1火燒區(qū)燒變巖含水體西部邊界布置，中間留設約80 m防水煤柱，煤柱最薄處41 m（圖1）。工作面回采期間，T-1火燒區(qū)燒變巖含水體對110202工作面頂板砂巖含水層水具有明顯補給，對110202工作面的安全回采構(gòu)成威脅。

圖1 110202工作面充水性圖

2 水文地質(zhì)特征介紹

影響110202工作面的主要含水層有：侏羅系中統(tǒng)延安組燒變巖裂隙孔隙層間承壓水體（第Ⅱ含水層）、侏羅系中統(tǒng)直羅組砂巖含水層（第Ⅲ含水層）與侏羅系中統(tǒng)延安組砂巖含水層（第Ⅳ含水層）。

1）中侏羅統(tǒng)延安組燒變巖裂隙孔隙層間承壓水（Ⅱ含水層）。T-1火燒區(qū)燒變巖含水體南北長為2790 m，東西寬為620 m，燒變最深達+1261 m水平，火燒區(qū)水位高程為49.2 m。據(jù)補勘報告，含水體靜態(tài)水量達273萬m3。

2）中侏羅統(tǒng)直羅組砂巖含水層（Ⅲ含水層）。據(jù)工作面區(qū)域內(nèi)煤田地質(zhì)鉆孔進行分析，直羅組粗砂巖西南部厚、東北部薄，俗稱“七里鎮(zhèn)”砂巖，為二層煤直接充水含水層。

3）中侏羅統(tǒng)延安組砂巖含水層（Ⅳ含水層）。據(jù)工作面區(qū)域內(nèi)煤田地質(zhì)鉆孔資料，該組含水層平均厚度19.9 m。該含水層富水性較弱，但是處于二煤頂部的第一個含水層，在火區(qū)范圍由于二煤的燃燒，使該組巖層燒變，產(chǎn)生了大量的含水孔隙、裂隙，使其含水性大大加強。

3 T-1火燒區(qū)下開采頂板水的防治

T-1火燒區(qū)下頂板水的防治為長久且有序的一個過程。首先采用物探鉆探等方法初步確定火燒區(qū)邊界、根據(jù)涌水大小確定區(qū)域與主排水系統(tǒng)、施工超前鉆孔實施邊探邊掘、施工頂板探水鉆孔、頂板施工定向鉆孔全面疏放工作面頂板水、施工火區(qū)驗證孔、加強對火區(qū)水位的對比觀測等。

1）地面施工鉆孔進一步確定火燒區(qū)邊界。首先，根據(jù)精查報告圈定的邊界，在T-1火燒區(qū)通過施工6個地表鉆孔，探知該區(qū)域下方2煤是否燒變；通過抽水試驗、測井等工程，查明了Ⅰ號火燒區(qū)燒變巖含水層與北部碎石井溝的水力聯(lián)系及補給關系，計算了Ⅰ號火燒區(qū)燒變巖含水層的相關水文參數(shù)及蓄水量，為110202工作面安全生產(chǎn)和效益生產(chǎn)提供足夠的地質(zhì)及水文地質(zhì)參數(shù)，進一步優(yōu)化110202工作面探放水設計及工作面的安全布置及回采。

2）實施邊探邊掘。根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》，在工作面回風巷實施“邊探邊掘”，巷道上幫在煤層中施工超前鉆孔，每30 m一組，方位為N30°E，共施工69個超前鉆孔，確保前方巷道的施工安全。

3）井底及區(qū)域排水系統(tǒng)的改造。考慮到礦井疏放水壓力的增大，在工作面回風巷巷口設排水點，配備4臺MD155-67×4耐磨多極離心泵，通過一趟Φ325 mm的排水管路向地面獨立排水，同時對井底排水系統(tǒng)進行了改造，由原來的三臺MD280-65×8型耐磨多極泵換為三臺MD500-57×9（P）型多級泵，滿足了礦井排水的需求。

4）施工探放水鉆孔、定向鉆孔、火區(qū)驗證孔。工作面風、機巷累計施工頂板探放水鉆孔71個共7023 m，有效地疏放了工作面頂板水。在工作面風機巷各設一探水硐室，施工定向鉆孔，累計共施工4個主孔4個分支孔共2577 m，有效地疏放了工作面切眼以南600 m范圍工作面頂板水，確保工作面的安全回采。通過觀測鉆孔涌水量、觀測鉆孔孔口壓力表，通過涌水量與壓力表數(shù)值的變化得知工作面頂板水逐漸減少。

在工作面回風巷離火燒區(qū)邊界最近位置與附近無煤田地質(zhì)鉆孔布置共布置5個驗證孔，沿著23～25°的煤層傾角，向火燒區(qū)燒變巖含水體打設驗證孔，裝設套管、流量計、壓力表。得出真實火燒區(qū)邊界比火燒區(qū)底部標高為+1261 m，T-1火燒區(qū)燒變巖含水體高度達48.5 m。其中離 T-1火燒區(qū)較近的1#、5#孔均打通火燒區(qū)，實際的邊界分別在原邊界東側(cè)65 m、23.3 m，一定程度上增加了工作面防隔水煤柱，保證了工作面回采安全。

4 結(jié)論

1）受火燒區(qū)補給、地表礦井主排水溝補給。火燒區(qū)燒變巖含水體S1水文觀測孔自年初的+1309.5 m降為年底+1279 m，燒變巖含水體水位累計下降30.2 m疏放水總量達330萬m3。

通過對110202工作面涌水量的分析以及地面觀測孔S1水位變化情況，加之對工作面頂板水文地質(zhì)條件的分析，認為燒變巖含水體對直羅組砂巖層補給較為明顯。皮帶巷其他區(qū)域打設的常規(guī)疏放水孔相對水量較小，但地面主排水溝正下方的皮帶巷1830 m附近涌水量較大。因此，推斷主排水溝水體可能對工作面頂板砂巖含水層有補給。

2）離火燒區(qū)較近時，鉆孔出水量大且持久。工作面回風巷16～21#常規(guī)疏放水孔位于巷道2200～2400 m間，4～7#常規(guī)疏放水孔位于巷道755～910 m間，均離T-1火燒區(qū)較近，單孔流量大，且疏水時間持續(xù)較長，印證疏放水孔離T-1火燒區(qū)含水體較近時，疏放水孔出水量大且持久。而其他探放水鉆孔在疏水期2～3個月后，水量均下降較為明顯。

參考文獻

[1]寧夏回族自治區(qū)靈武礦區(qū)棗泉井田勘探（精查）地質(zhì)報告[R].甘肅煤田地質(zhì)局，1989.

[2]神華寧煤集團棗泉煤礦110202風巷探放水地面鉆孔總結(jié)[Z].寧夏煤炭勘察工程公司，2011.endprint