煤礦采空區(qū)積水量的測定

耿志勇

(山西省晉煤集團 晉圣鴻升煤業(yè)有限公司，山西 晉城048000)

0 引言

水害對于礦井的安全生產(chǎn)是一個較大的危害。水害的基本類型上也是不相同的。傳統(tǒng)而單一的物探在方法上本身就受到了地質條件和一些自身特點的影響和制約。物探主要的地質勘探任務就是把采空區(qū)和平面中的一部分積水的位置加以確定［1］，山西晉煤集團晉圣鴻升煤業(yè)有限公司為單獨保留礦井，井田面積2.754 4 km2。該礦由于3#、9#煤層埋藏較淺，整合前井田內(nèi)和周邊有許多小煤礦，這些小煤礦多年以來的私挖亂采，形成了許多采空區(qū)域，對下組15#煤層的開采形成了一定威脅［1］。

本礦井現(xiàn)已按設計將一采區(qū)首采(15101)工作面布置完畢，并按相關規(guī)范結合礦井實際，采取主動疏干的方法，對15101 工作面上覆3#、9#煤層采空區(qū)積水進行了進行了電透視探測，分析了采空區(qū)積水測算的過程和方法，為安全采礦提供了有利保證。

1 工作面上覆采空區(qū)積水探放驗證施工分析

在15101 工作面共設計上覆采空區(qū)積水探放施工鉆場14個，每個鉆場布置3 個鉆孔，工作面運輸順槽為1#～7#鉆場，工作面回風順槽為8#～13#鉆場，工作面切眼為14#鉆場。對工作面所有出水鉆孔出水水量進行了測定，經(jīng)測定，15101 工作面上覆采空區(qū)積水探放鉆孔各出水鉆孔出水總量為55.808 m3/h。

2 鉆探驗證上覆采空區(qū)、積水區(qū)位置的分析確定

為保證設計鉆場的有效性，在鉆場設計布置前，對15101工作面兩順槽和切眼底板標高進行了測定，并繪制出《15101工作面底板等高線圖》(見圖1)，結合一采區(qū)所布置C1、C3、1-4、2 -1 地質鉆孔資料分析(C1、C3 鉆孔布置于15101 工作面)，15101 工作面上覆9#、3#煤層區(qū)域底板起伏與實測15101工作面底板起伏基本相符，無大變化。由圖1 可以看出，15101工作面運輸順槽平均標高為640.008 m，15101 工作面回風順槽平均標高為647.787 m，兩巷平均高差7.779 m，北底南高，傾角3.7168°，一采區(qū)回風巷兩順槽開口段間巷道平均標高651.216 m，15101 工作面切眼平均標高639.740 m，東高西低，兩巷道平均高差11.476 m，傾角1.22°，15101 工作面運輸順槽相對最低點在該巷道開口向里159 m 處，區(qū)段長度107.87 m，15101 工作面回風順槽相對最低點位置距切眼63. 64 m 處，15101 工作面相對低點位于工作面進切處向南0 -20 m 范圍內(nèi)，三處相對低點為15101 工作面上覆9#、3#煤層區(qū)域最易積水點。

圖1 工作面底板等高線圖

結合已施工鉆孔出水形式分析，當人為鉆探施工干預至積水區(qū)水體后，孔內(nèi)出水，積水區(qū)水體失去其原始平穩(wěn)狀態(tài)，經(jīng)過泄放和觀測，如孔內(nèi)出水水量變化至一定量形成另一種平穩(wěn)出水狀態(tài)時，可根據(jù)鉆孔排放水量記錄確定其形成另一種平穩(wěn)出水狀態(tài)前的排放水量為上覆此區(qū)域積水水量，所排水為上覆此區(qū)域采空區(qū)積水，之后鉆孔出水為上覆此區(qū)域補充水，可以判定此區(qū)域與附近采空區(qū)域相導通，并存在補給水源(此排放水量不計入采空積水排放水量)，工作面回采時，需根據(jù)補給水量設計工作面排水系統(tǒng)，確保工作面回采施工安全。如鉆孔出水經(jīng)過泄放和觀測，孔內(nèi)無水繼續(xù)排出，可以判定孔內(nèi)所排放水為上覆此區(qū)域積水，所排放水量為上覆此區(qū)域積水水量(當出水鉆孔出水量變小或無水繼續(xù)排出時，為確定鉆孔內(nèi)是否出現(xiàn)堵孔，觀測人員可根據(jù)鉆孔水量變小時是否有氣體匯雜出水涌出，如有匯雜涌出可以確定孔內(nèi)未堵塞)。如鉆孔施工至上覆3#、9#煤層標志層時，遇空孔內(nèi)未出水，經(jīng)過觀測可結合鉆孔施工記錄和標高等相關資料判定上覆此區(qū)域采空區(qū)范圍或是否存在積水區(qū)域。

3 工作面上覆采空區(qū)積水量分析測算

根據(jù)鉆探驗證上覆采空區(qū)、積水區(qū)面積，選用下列公式估算積水量:

選用公式:Q采=(K．M．F)/cosα(m3)

式中:Q采—各積水區(qū)總積水量(m3)

K—充水系數(shù)，其中采空區(qū)、小窯采空破壞區(qū)取0.1

M—采空區(qū)的平均采高或煤厚(m)，3#、9#、15#煤層分別取3.22 m、1.25 m、1.81 m

F—采空區(qū)積水的投影面積(m2);上覆3#煤層積水投影面積約為:7 791. 594 9 m2、上覆9#煤層積水投影面積約為:18 971.972 9 m2

α—煤層傾角(°)。(3°43')、工作面上覆3#煤層采空積水量計算:

工作面上覆9#煤層采空區(qū)積水量計算:

經(jīng)測算:工作面上覆3#煤采空區(qū)積水量約為:2 514.425 3 m3

工作面上覆9#煤采空區(qū)積水量約為:2 376.725 41 m3

工作面上覆采空區(qū)積水總量約為:4 891.150 71 m3

4 結語

筆者介紹了保證了山西晉煤集團晉圣鴻升煤業(yè)有限公司的基本情況，針對煤礦整合前私挖亂采形成的采空區(qū)域對煤礦安全造成的威脅，采取主動疏干的方法，進行了電透視探測，分析了采空區(qū)積水測算的過程和方法，為安全采礦提供了有利保證。

［1］ 錢鳴高，許家林. 煤炭工業(yè)發(fā)展面臨幾個問題的討論

［J］.采礦與安全工程學報，2006，23(2):1 -6.作者簡介: