T—1火燒區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采區北翼，其東側斜上方為T-1火燒區燒變巖含水體。探索與運用常規鉆孔、定向鉆孔、火區驗證孔等手段，有效疏放工作面頂板水。

關鍵詞 T-1火燒區；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，設計年產量800萬噸，為寧東礦區特大型礦井。棗泉煤礦11采區所處位置區域地貌屬于低山丘陵區，并多為沙丘覆蓋，地表地勢呈南高北低之勢。110202工作面東側為T-1火燒區燒變巖含水體，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成威脅。

圖1 110202工作面充水性圖

2 水文地質特征介紹

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

1）中侏羅統延安組燒變巖裂隙孔隙層間承壓水（Ⅱ含水層）。T-1火燒區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，火燒區水位高程為49.2 m。據補勘報告，含水體靜態水量達273萬m3。

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

3）中侏羅統延安組砂巖含水層（Ⅳ含水層）。據工作面區域內煤田地質鉆孔資料，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，在火區范圍由于二煤的燃燒，使該組巖層燒變，產生了大量的含水孔隙、裂隙，使其含水性大大加強。

3 T-1火燒區下開采頂板水的防治

T-1火燒區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邊界、根據涌水大小確定區域與主排水系統、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、施工火區驗證孔、加強對火區水位的對比觀測等。

1）地面施工鉆孔進一步確定火燒區邊界。首先，根據精查報告圈定的邊界，在T-1火燒區通過施工6個地表鉆孔，探知該區域下方2煤是否燒變；通過抽水試驗、測井等工程，查明了Ⅰ號火燒區燒變巖含水層與北部碎石井溝的水力聯系及補給關系，計算了Ⅰ號火燒區燒變巖含水層的相關水文參數及蓄水量，為110202工作面安全生產和效益生產提供足夠的地質及水文地質參數，進一步優化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《煤礦防治水規定》，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）井底及區域排水系統的改造。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邊界最近位置與附近無煤田地質鉆孔布置共布置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。得出真實火燒區邊界比火燒區底部標高為+1261 m，T-1火燒區燒變巖含水體高度達48.5 m。其中離 T-1火燒區較近的1#、5#孔均打通火燒區，實際的邊界分別在原邊界東側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 結論

1）受火燒區補給、地表礦井主排水溝補給。火燒區燒變巖含水體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。皮帶巷其他區域打設的常規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）離火燒區較近時，鉆孔出水量大且持久。工作面回風巷16～21#常規疏放水孔位于巷道2200～2400 m間，4～7#常規疏放水孔位于巷道755～910 m間，均離T-1火燒區較近，單孔流量大，且疏水時間持續較長，印證疏放水孔離T-1火燒區含水體較近時，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]寧夏回族自治區靈武礦區棗泉井田勘探（精查）地質報告[R].甘肅煤田地質局，1989.

[2]神華寧煤集團棗泉煤礦110202風巷探放水地面鉆孔總結[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采區北翼，其東側斜上方為T-1火燒區燒變巖含水體。探索與運用常規鉆孔、定向鉆孔、火區驗證孔等手段，有效疏放工作面頂板水。

關鍵詞 T-1火燒區；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，設計年產量800萬噸，為寧東礦區特大型礦井。棗泉煤礦11采區所處位置區域地貌屬于低山丘陵區，并多為沙丘覆蓋，地表地勢呈南高北低之勢。110202工作面東側為T-1火燒區燒變巖含水體，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成威脅。

圖1 110202工作面充水性圖

2 水文地質特征介紹

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

1）中侏羅統延安組燒變巖裂隙孔隙層間承壓水（Ⅱ含水層）。T-1火燒區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，火燒區水位高程為49.2 m。據補勘報告，含水體靜態水量達273萬m3。

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

3）中侏羅統延安組砂巖含水層（Ⅳ含水層）。據工作面區域內煤田地質鉆孔資料，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，在火區范圍由于二煤的燃燒，使該組巖層燒變，產生了大量的含水孔隙、裂隙，使其含水性大大加強。

3 T-1火燒區下開采頂板水的防治

T-1火燒區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邊界、根據涌水大小確定區域與主排水系統、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、施工火區驗證孔、加強對火區水位的對比觀測等。

1）地面施工鉆孔進一步確定火燒區邊界。首先，根據精查報告圈定的邊界，在T-1火燒區通過施工6個地表鉆孔，探知該區域下方2煤是否燒變；通過抽水試驗、測井等工程，查明了Ⅰ號火燒區燒變巖含水層與北部碎石井溝的水力聯系及補給關系，計算了Ⅰ號火燒區燒變巖含水層的相關水文參數及蓄水量，為110202工作面安全生產和效益生產提供足夠的地質及水文地質參數，進一步優化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《煤礦防治水規定》，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）井底及區域排水系統的改造。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邊界最近位置與附近無煤田地質鉆孔布置共布置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。得出真實火燒區邊界比火燒區底部標高為+1261 m，T-1火燒區燒變巖含水體高度達48.5 m。其中離 T-1火燒區較近的1#、5#孔均打通火燒區，實際的邊界分別在原邊界東側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 結論

1）受火燒區補給、地表礦井主排水溝補給。火燒區燒變巖含水體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。皮帶巷其他區域打設的常規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）離火燒區較近時，鉆孔出水量大且持久。工作面回風巷16～21#常規疏放水孔位于巷道2200～2400 m間，4～7#常規疏放水孔位于巷道755～910 m間，均離T-1火燒區較近，單孔流量大，且疏水時間持續較長，印證疏放水孔離T-1火燒區含水體較近時，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]寧夏回族自治區靈武礦區棗泉井田勘探（精查）地質報告[R].甘肅煤田地質局，1989.

[2]神華寧煤集團棗泉煤礦110202風巷探放水地面鉆孔總結[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采區北翼，其東側斜上方為T-1火燒區燒變巖含水體。探索與運用常規鉆孔、定向鉆孔、火區驗證孔等手段，有效疏放工作面頂板水。

關鍵詞 T-1火燒區；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，設計年產量800萬噸，為寧東礦區特大型礦井。棗泉煤礦11采區所處位置區域地貌屬于低山丘陵區，并多為沙丘覆蓋，地表地勢呈南高北低之勢。110202工作面東側為T-1火燒區燒變巖含水體，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成威脅。

圖1 110202工作面充水性圖

2 水文地質特征介紹

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

1）中侏羅統延安組燒變巖裂隙孔隙層間承壓水（Ⅱ含水層）。T-1火燒區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，火燒區水位高程為49.2 m。據補勘報告，含水體靜態水量達273萬m3。

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

3）中侏羅統延安組砂巖含水層（Ⅳ含水層）。據工作面區域內煤田地質鉆孔資料，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，在火區范圍由于二煤的燃燒，使該組巖層燒變，產生了大量的含水孔隙、裂隙，使其含水性大大加強。

3 T-1火燒區下開采頂板水的防治

T-1火燒區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邊界、根據涌水大小確定區域與主排水系統、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、施工火區驗證孔、加強對火區水位的對比觀測等。

1）地面施工鉆孔進一步確定火燒區邊界。首先，根據精查報告圈定的邊界，在T-1火燒區通過施工6個地表鉆孔，探知該區域下方2煤是否燒變；通過抽水試驗、測井等工程，查明了Ⅰ號火燒區燒變巖含水層與北部碎石井溝的水力聯系及補給關系，計算了Ⅰ號火燒區燒變巖含水層的相關水文參數及蓄水量，為110202工作面安全生產和效益生產提供足夠的地質及水文地質參數，進一步優化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《煤礦防治水規定》，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）井底及區域排水系統的改造。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邊界最近位置與附近無煤田地質鉆孔布置共布置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。得出真實火燒區邊界比火燒區底部標高為+1261 m，T-1火燒區燒變巖含水體高度達48.5 m。其中離 T-1火燒區較近的1#、5#孔均打通火燒區，實際的邊界分別在原邊界東側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 結論

1）受火燒區補給、地表礦井主排水溝補給。火燒區燒變巖含水體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。皮帶巷其他區域打設的常規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）離火燒區較近時，鉆孔出水量大且持久。工作面回風巷16～21#常規疏放水孔位于巷道2200～2400 m間，4～7#常規疏放水孔位于巷道755～910 m間，均離T-1火燒區較近，單孔流量大，且疏水時間持續較長，印證疏放水孔離T-1火燒區含水體較近時，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]寧夏回族自治區靈武礦區棗泉井田勘探（精查）地質報告[R].甘肅煤田地質局，1989.

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