218103工作面風巷水文地質情況分析

【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采空區封閉時間長，受老頂、老底砂巖裂隙水和西一石門積水補給，造成采空區有大量積水，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。

【關鍵詞】砂巖裂隙水；采空區；靜儲量型；補給

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，設計長度417m，風巷標高-376.3m～-375.1m，按3‰上坡施工；機巷標高-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，北部為211303工作面（正在回采），南部為216101工作面（正在掘進）。該工作面對應地表為劉集鄉塌陷區。

2.地質條件

2.1地層簡述

老頂：灰～灰白色、厚層狀細砂巖，致密、堅硬，礦物成分以石英砂巖為主，長石次之，含暗色礦物。

直接頂板：深灰色、厚層狀砂質泥巖，致密、堅硬，局部夾雜有細砂巖條帶。

8-1煤：黑色，煤層結構簡單，受倒轉褶曲軸影響，煤層賦存不穩定。正常煤層厚度1.5m～3.2m，平均2.8m。距8-1煤頂板約12m處發育有8-2煤。

直接底板：灰色、厚層狀砂質泥巖，致密、堅硬，含大量植物化石碎片。

老底：灰白色、厚層狀細砂巖，致密、堅硬，裂隙較發育，夾雜有薄層狀炭質泥巖。

2.2地質構造簡述

地層情況：該工作面位于倒轉軸附近，地層產狀變化較大。預計218103工作面風巷整體地層北傾，傾角50°～90°；機巷在-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：根據現有地質資料分析，該工作面掘進范圍內位于倒轉褶曲軸兩翼，受其影響，構造較發育。預計機巷掘進至-340m中央石門西約447m處將揭露f2181-05（逆，30°∠40°L=4～6m）斷層，對煤（巖）層的連續性及完整性破壞較大。

3.水文地質情況

216101工作面風巷現已施工至-340m中央石門西約330m，預計218103工作面風巷施工前， -340m西一石門的積水將通過216101工作面風巷提前疏放， 218101采空區水頭值高度最大不超過-336.4m，水壓不超過0.34MPa。

3.1水文地質條件

（1）根據上方8-1煤工作面回采過程中揭露的水文地質資料分析，預計218103工作面上方采空區內存有一定量積水。

（2）8-2～6-1煤頂底板砂巖裂隙含水層（段）：巖性為灰～灰白色的中細粒砂巖及石英砂巖，夾薄層泥巖、砂質泥巖及粉砂巖。含水砂巖累計厚度19.29-56.14m，平均29m。據提升檢孔抽水試驗資料，靜止水位標高15.997m，q=0.005592l/s.m，k=0.05458m/d，賦水性弱。水質類型為Cl～Na.Ca型，PH值7.7，礦化度1.042g/l，總硬度為23.34德國度。該含水層（段）砂巖裂隙發育具有不均一性，地下水處于封閉～半封閉環境，水源以靜儲量為主，是開采8-1煤的直接充水含水層。

（3）-410m8-1煤東探巷雖封閉時間較長，但通過現場對封閉墻前出水情況觀察，無明顯涌水，預計巷道內積水量較少。

3.2充水因素分析

3.2.1采空區水充水因素分析

①218103工作面上方采空區的主要補給水源為8-1煤老頂、老底砂巖裂隙水，正常補給量2～3m3/h。

②218101工作面跨-340m西一石門開采，受采動及采空區冒落等因素影響，預計-340m西一石門8-1煤附近將形成低洼變形區，標高點最低，西一石門內的部分積水將補給至218101工作面采空區。

③218101工作面機巷均按腰線施工，收作眼至切眼坡度約5.3‰，上坡施工，同時，機巷封閉墻底部埋設有一路4吋排水管，達到對采空區水持續排放的目的。但考慮到8-1煤松散、破碎，工作面采動后巖移及采空區冒落不均一等因素影響，部分地段易形成阻水區，造成采空區內局部積水。

④通過對-340m中央石門11-2煤封閉墻前放水孔觀測資料分析，預-340m11-2煤巷道積水量較大，且可能補給至西一石門。同時，由于-340m西一石門兩端及中央石門～西二11-2煤兩端封閉時間較長，西一石門內自身積水無法正常排出，造成石門內積水量增加。

⑤218101工作面機巷開切眼標高點最高，機巷封閉墻處標高最低，正常情況下采空區水將通過機巷封閉墻埋設的排水管排出；通過觀-410m～-382m8-1煤運輸上山封閉墻前無水滲出，綜合分析，218101采空區積水范圍不大于400m，機巷封閉墻內最大積水高度按2.1m，含水系數K按0.2計算，218101工作面采空區積水量計算如下：

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，雖該水源為靜儲量型，但由于西一石門封閉時間較長，砂巖水疏放后全部進入西一石門內，無法正常排出，造成大部分積水補給至8-1煤采空區。

②因8-1煤采動影響，破壞了其頂底板砂巖的原始賦存狀態，造成砂巖裂隙張開或加大，增加了導水性，砂巖裂隙水將直接補給到采空區內。

綜上分析：威脅218103工作面掘進的主要充水水源為工作面上方采空區水。

3.3工作面涌水量預計

根據現有地質及水文地質資料分析，預計218103工作面掘進正常涌水量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工作面風巷施工前，首先在218101工作面機巷自上而下布置“疏水降壓孔”，確保218101工作面采空區水水壓控制在0.1MPa以下。

②218103工作面風巷施工過程中，采取“邊探邊掘”的防治水原則，施工小仰角、長距離的“疏放孔”對上方采空區水進行超前疏放。

4.2探放水鉆孔布置方法

疏水降壓孔施工過程中，要求下入一路長度大于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個鉆孔，保證鉆孔透采空區位置與開孔位置水平鉆距不小于20m。

4.3水害防治措施

（1）巷道在施工過程中，必須堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，對巷道掘進過程中存在出水異常區，要求停頭對上方采空區水進行超前疏放，確保水患完全消除后方可組織生產。

（2）巷道施工過程中，水溝要及時跟到迎頭，確保排水路線暢通。另外，要求風巷迎頭必須設置2臺電泵（單泵排水能力不低于30m3/h），一備一用，排水管路要及時跟至迎頭。

（3）在砂巖裂隙、構造發育及218103工作面風巷淋、滲水相對集中地段，地質及防治水人員要加強地質及水文地質資（下轉第288頁）（上接第280頁）料的收集、整理與分析，必要時施工探放水鉆孔。

（4）8-1煤松散、破碎，巷道及小眼在施工過程中，要加強超前支護及頂板管理，防止冒頂而造成采空區水異常涌出。

（5）加強水情水害的預測、預報和現場觀測工作，發現隱患及時處理。

（6）風巷掘進過程中，現場安排專人觀測水情，發現出水征兆，要立即把人員撤至安全地點，并報告礦調度室，待隱患消除后方可重新組織生產。

5.結論

威脅218103工作面風巷安全掘進的主要充水水源為上方采空區水。巷道施工過程中，只要把采空區水超前疏放干凈，加強超前支護和提高支護強度，防止冒頂誘發采空區水異常涌出，可以杜絕水害事故的發生，確保巷道施工安全。

【參考文獻】

[1]煤礦防治水綜合技術手冊修訂版，煤礦科技出版社，2008.

[2]煤礦安全規程，煤炭工業出版社，2011.3.

[3]煤礦防治水規定，煤炭工業出版社，2009.11.

[4]煤礦防治水規定，煤炭工業出版社，2009.11.

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