雙柳礦8#煤軌道聯巷綜合防治水措施及應用

張家貴

(汾西礦業集團公司 雙柳礦，山西 柳林 033300)

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·技術經驗·

雙柳礦8#煤軌道聯巷綜合防治水措施及應用

張家貴

(汾西礦業集團公司 雙柳礦，山西 柳林 033300)

8#煤軌道聯巷布置在二疊系山西組下段的3#、4#煤層底板到石炭系上統太原組中段8#、9#煤層之上的煤系地層之中，受太原組L1～L5灰巖水水害的影響嚴重。通過對雙柳礦水文地質特征及8#煤軌道聯巷探放水情況的研究及對水質化驗資料的分析，得出影響該巷水質分析的因素，并通過分析查清該區域太灰水各含水層間、太灰水與奧灰水的水力聯系并編制了雙柳礦太灰水水位等值線圖，為下一步采取有效的防治水措施提供了依據。

礦井水害； 探放水工程； 水質分析；水力聯系；太灰水等值線；防治水

雙柳井田位于黃河東岸，屬呂梁山系，為典型的黃土高原地貌，地勢東北高、西南低，地表水系不發育，溝谷兩岸切割地層，形成黃土基巖侵蝕中等山地地形，受區域地勢和構造影響，區域煤系地下水由淺部順層自東向西徑流，由于含水層充水條件的限制，地下水徑流強度區域減小，在地層薄弱帶諸如斷層、裂隙帶等排泄或補給其它含水層，或以泉的形式排泄于溝谷。

8#煤軌道聯巷布置在二疊系山西組下段的3#、4#煤層底板到石炭系上統太原組中段8#、9#煤層之上的煤系地層之中，該段地層主要為下組煤的賦存地層，主要由灰巖、泥巖、砂巖、煤層等組成，灰巖層水文地質條件較為復雜，該巷道不僅是雙柳礦首次穿越太原組地層L1～L5灰巖的巷道，而且受到下部奧灰水承壓水水害的影響嚴重，因此，對該區域的水文地質進行研究并采取有效的防治水措施十分重要。

1 8#煤軌道聯巷工作面概況

8#煤軌道聯巷主要擔負下組煤的進料、行人，做為下組煤的進風大巷，該條巷道從雙柳煤礦的二采三聯巷前進方向東側幫以90°方位角開口，水平沿底板向東掘進70.506 m,然后以底板標高+550.094 m，方位角90°，以16°的下山繼續向前掘進199.879 m后到達+495 m水平。

2 區域水文地質特征

雙柳井田為帶壓開采礦井，所承受的主要承壓含水層有：奧陶系中統巖溶裂隙承壓含水層和石炭系上統太原組灰巖巖溶裂隙承壓含水層。

2.1 奧陶系中統巖溶裂隙承壓含水層

奧陶系中統由下馬家溝組、上馬家溝組和峰峰組組成。巖性以灰巖為主，次為泥灰巖、角礫狀泥灰巖及厚層石膏層。

2.2 石炭系上統太原組灰巖巖溶裂隙承壓含水層

石炭系上統太原組為下組煤的賦存地層，主要含水層為L1～L5薄層石灰巖，灰巖的單層厚度2.50～12.75 m，累計厚度27.83～34.26 m，平均厚度29.96 m，含石灰巖層的厚度(L1～L5之間厚度)39.50～47.71 m，平均厚度42.44 m，約占整個太原組厚度的35%～53%.礦區太灰含水層滲透系數0.012 20～0.037 96 m/d，導水系數0.408 8～1.232 2 m2/d，水質類型多為HCO3·Cl-Na型，礦化度1.19～3.21 g/L.

3 探放水工程

3.1 探水工程

在8#煤軌道聯巷的掘進過程中，按照有關規定進行了超前探放水。在探水和放水過程中為不影響巷道的施工，在巷道的一幫施工了5 m×4.5 m×5 m的鉆窩用來探放水。

8#煤軌道聯巷施工了2個鉆窩，共施工了7個鉆孔，孔號分別為1#～7#.第一鉆窩施工在變坡點處，共施工2個鉆孔1#和2#，孔口標高為548.5 m，鉆孔傾角均為-30°，方位角分別為90°、93°，在水平面內呈扇形布置，鉆孔孔深分別為73.6 m、101.2 m，終孔層位分別為K2砂巖、L3灰巖頂面。第二鉆窩在距變坡點104 m處，共施工了5個鉆孔3#～7#，孔口標高為519 m，鉆孔傾角分別為-30°、-30°、-90°、-60°、-90°，3#、4#、6#3個鉆孔的方位角分別為93°、90°、90°，孔深分別為68.8 m、71.5 m、32 m、24 m、28.8 m，終孔層位分別為8#煤、L1灰巖、L2灰巖、L3灰巖。綜上所述，探放水總進尺為399.9 m.

在第二鉆窩施工鉆孔過程中，發現5#、7#鉆孔在L1灰巖段水力傳遞極為迅速，說明該區巖溶發育較好。

3.2 放水工程

本著“一孔多用”的原則，上述7個探水孔都兼做了該條巷道的放水孔，歷經4個多月放水，放水量

總計25萬m3.2號鉆窩在經過一段時間放水后，1號鉆窩鉆孔的涌水已于2013年7月初沒有水向外涌出，其中2號鉆窩主要是3#、5#、7#鉆孔的涌水量較大，最大單孔涌水量70 m3/h左右，經過長時間的觀測，水量基本穩定在130 m3/h左右，因此，可以說明該區域內的太灰水含水層富水性較好、補給充沛，為了更好地查明該區域內的水文地質條件，于8月19號關閉了該區域放水孔的放水，各放水孔放水量統計見表1，各放水孔剖面圖見圖1.

表1 2013年各放水孔放水量統計表

圖1 各放水孔剖面示意圖

4 水質化驗資料分析

本次除在不同時間段收集的8#煤軌道聯巷10個水樣外，還收集、整理了井田內其它不同含水層的水質資料21份。這些水質資料涵蓋了不同含水層，包括中奧陶統上馬家溝組(O2S)含水層水質資料(8份)、中奧陶統峰峰組(O2f)含水層(11份)、上石炭統太原組(C3t)含水層水質資料(2份)。上述水質化驗資料整理情況見表2.

從收集的資料和表2分析、研究可初步得出以下結論：

表2 各水質化驗資料整理情況表

2) 一般礦化度會隨著含水層埋深的增加而增加，表2的水質化驗資料基本符合這一規律，說明該區域的水質也有比較明顯的垂直分帶性，這表明了8#煤軌道聯巷這一區域內太原組含水層與下伏奧灰水含水層間的水力聯系不密切。

3) 從8#煤軌道聯巷水樣的耗氧量這一指標可以認為：在該區域的太灰水處于封閉的還原環境之中，水質較差。

存在的問題：雙柳礦含水層有較多水質，類型復雜，同一含水層由于水文地質條件的不同或不同時間取的水樣也存在一定的差異，由于不同含水層的相互混合作用、水質類型相互重疊異常復雜使得以水質的差異區分和判別不同含水層的難度加大，這些因素對8#煤軌道聯巷的水質分析存在一定的影響。

5 水力聯系分析

為了查清該區域太灰水各含水層間、太灰水與奧灰水的水力聯系，在8#煤軌道聯巷放水前后，通過對井下各觀測站(孔)的涌水量、水壓的分析和研究可以初步得出以下結論：

1) 為了解決太原組灰巖含水層對下組煤層的影響，已經施工11個疏放水鉆孔(其中2個奧灰孔、9個太灰孔)，通過對這些鉆孔的涌水量觀測(均為2～5 m3/h),結合以往的資料相關結論，認為太原組L1～L5含水層相對富含水層為L4～L5，且橫向水力聯系相對較弱，但與8#煤軌道聯巷L1～L3灰巖含水層的單孔涌水量60～70 m3/h相比較有很大的差別，說明太灰水富水性區域性較強。

2) 在8#煤軌道聯巷放水前后，對其它觀測站涌水量的觀測可發現一部分觀測站的涌水量發生了變化，如：FS6太灰水疏放鉆孔漏水1～3 m3/h，8#煤軌道聯巷停止放水區域內恢復水位后涌水量約1～2 m3/h. 8#煤回風聯巷的探放水鉆孔為干孔，8#煤軌道聯巷停止放水區域內恢復水位后涌水量約1～2 m3/h.8#煤軌道聯巷的1#放水孔無水，8#煤軌道聯巷停止放水區域內恢復水位后涌水量約10 m3/h.說明區域小范圍內L1～L3灰巖含水層巖溶較為發育，水壓傳遞迅速、水力聯系較好。

3) 根據水壓觀測值繪制了放水后的雙柳礦太灰水水位等值線圖(圖2)，另外，以2013年8月19日8#煤軌道聯巷停止放水為分界線，還對井下施工的所有太灰水疏放鉆孔的水壓進行了整理分析，水壓在放水前后有明顯變化的有：距離1 400 m的G4太灰孔、距離260 m的8#煤回風聯巷的探放水鉆孔、5#放水孔(圖3～5).

圖2 雙柳礦太灰水水位等值線圖

圖3 距離8#煤回風聯巷1 400 m的G4太灰孔示意圖

綜上所述，太原組灰巖含水層的巖溶裂隙發育不均一，富水性差異性較大，8#煤軌道聯巷的疏水影響半徑較大，太灰水在局部范圍內有統一的流場，水位標高東北高、西南低，徑流方向由東北—西南，該區域的水位恢復速度快，表明徑流條件較好。

6 采取的防治水措施

8#煤軌道聯巷必須穿過太原組的L1～L3強含水層,根據目前情況來看，如不堵截水源，將給巷道的施工帶來很大困難和危害，甚至無法施工，該礦將根據疏放太灰水效果決定是否采用注漿堵水。

圖4 距離8#煤回風聯巷260 m的鉆孔示意圖

圖5 5#放水孔示意圖

7 結 語

1) 雙柳礦8#煤軌道聯巷通過探放水工程疏放太灰水近25萬m3.

2) 進行了放水前后的地下水動態觀測，分析、研究了該區域太灰水各含水層、太灰水與奧灰水的水力聯系并編制了雙柳煤礦太灰水水位等值線圖，可為下一步采取有效的防治水措施提供依據。

[1] 煤炭科學研究總院西安研究院.雙柳煤礦水文地質補充勘探報告[R].西安:煤炭科學研究總院西安研究院,2008.

[2] 裴興軍.層綜合防治水措施及應用[J].煤炭工程,2008(11):25-27.

Comprehensive Water Control Measures and Application of No.8 Coal Roadway in Shuangliu Mine

ZHANG Jiagui

No.8 coal roadway is arranged in No.3 and No.4 coal seam floor in the lower section of Permian Shanxi Formation to the coal-bearing strata above No.8 and No.9 coal seam of Taiyuan Formation in the upper Carboniferous Taiyuan Formation. It is affected seriously by the L1～L5 limestone hidden water disaster. Based on the hydrogeological characteristics of the Shuangliu mine and the exploration and analysis of the water quality of the No.8 coal roadway, the factors of influencing the water quality analysis are obtained. By analyzing hydraulic connection among limestone water aquifer, between limestone water and ordovician limestone water are verified. Shuangliu mine limestone water level contour map is established. It provides the basis for effective water prevention and control measures.

Mine water disaster; Water exploration and drainage project; Water quality analysis; Hydraulic connection; Limestone water contour line; Water prevention and control

2016-05-29

張家貴(1981—)，男，山西山陰人， 2002年畢業于山西省雁北煤炭工業學校，工程師，主要從事地測技術管理工作

(E-mail)hyzfmkj@sina.com

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1672-0652(2016)07-0008-04