湖下深部下組煤開采水災害防治技術研究

張校+朱宗磊

摘 要：濱湖煤礦16煤開采隨深度增加，為了解決底板層壓水威脅，提出水害綜合防治技術保障161采區深部區域煤層的安全開采。

關鍵詞：水害；奧灰水；綜合防治

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.256

1 問題的提出

濱湖煤礦16煤開采的過程中，多次出現涌（突）水現象，而且隨著開采向西部發展，深度逐漸增加，底板奧灰承壓含水層水壓也越來越大，奧灰巖溶水的突水危險性也隨之增大，給礦井16煤的安全生產帶來了嚴重的隱患。因此，對深部礦井16煤開采提出水害綜合防治技術體系，保障16煤深部區域煤層的安全開采。

2 礦井水文地質概況

棗礦集團濱湖煤礦所屬水文地質單元為三面阻水，一面局部有側向弱補給的水文地質單元。由于本區為封閉型水文地質單元，上面廣布第四系，各基巖含水層與大氣降水無直接水力聯系。影響16煤開采的主要含水層有直接頂板十下灰巖、底板十四灰和奧灰含水層，由于奧灰含水層厚度大，分布廣，屬于區域含水層，是威脅16煤安全開采主要的含水層。而且，自采區東向西16煤埋藏越來越深，底板奧灰含水層作用于煤層底板巖層的水頭壓力也隨之增加，向西奧灰突水危險性也隨之增大。16煤至奧灰間的隔水層主要由泥巖、粘土巖、砂質粘土、粉砂巖及灰巖組成，厚度42.59～60.92m，平均55.54m，16煤底板隔水層的巖性組合即為多層復合式軟硬相間結構，具有較好的隔水作用。

3 深部開采水災害綜合防治技術

3.1 底板承含水層水文地質條件探查

開展水文地質勘查工作，查明各含水層的水文地質條件。可利用井下物探、鉆探手段探查16煤頂、底板水文地質條件，在井下物探工作的基礎上，在富水區域進行井下鉆探工作。在分析探查煤層底板地質、水文地質條件成果的基礎上對巷道掘進、工作面開采的安全性進一步進行評價。

（1）井下物探。在采區和工作面開拓巷道形成后，要對受底板奧灰突水威脅的工作面進行底板水文地質條件探查。采用先進的物探手段圈定奧灰富水區域，探查富水程度。對探測異常區進行打鉆驗證，并對富水區域進行井下放水，減少水頭壓力。井下物探的施工也要與井下鉆孔施工相互結合，發揮最大效益。建立起物探“巷道-線”、“工作面-面”的水文地質條件探查與防治技術。

（2）井下鉆探。井下布置鉆孔應考慮不同的深度，不同地段，結合巷道布置等因素進行綜合選擇，每個孔深度都應達到奧灰含水層，施工的井下鉆孔應盡可能結合其他目的布置，做到一孔多用。從施工的鉆孔中選留十四灰觀測孔、奧灰觀測孔，與已有的長觀孔組成觀測系統，對十四灰、奧灰水位進行動態監測。利用施工的井下鉆孔、已有的水文觀測孔進行奧灰放水試驗，探查奧灰、十四灰的水文地質條件、奧灰與十四灰的水力聯系。

（3）井下放水試驗。在井下鉆孔及井田水文地質觀測系統基本建立的基礎上，根據各個鉆孔的實際涌水量進行一次奧灰井下放水試驗。主要目的是查明十四灰與奧灰之間的水力聯系；查明奧灰含水層富水性及補徑排條件。

3.2 建立和完善礦井水文觀測系統

水文地質觀測系統由水文地質觀測孔和水位（壓）遙測系統構成。建立水文地質觀測系統的目的是及時進行奧灰水文動態系統的觀測，掌握奧灰水文動態，為防治水決策提供基礎資料。

3.3 疏水降壓

十下灰是16煤的直接頂板和直接充水含水層，含水層水不需要任何通道就可以直接進入到巷道和工作面，水量小，富水性差，自身補給有限。可采取疏干的方式防治十下灰水。

十四灰在16煤底板以下，為16煤的間接充水含水層。利用目前16煤巷道，在排水能力允許的前提下，在十四灰富水性探查的基礎上，在富水區域施工探水孔，疏放十四灰水，降低水頭壓力。在十四灰疏降時，疏降要和探查結合起來。本區所屬水文地質單元為三面阻水，一面局部有側向弱補給的水文地質單元。從較大范圍來講奧灰是一個封閉塊段，因此奧灰具有疏降的大環境。

3.4 合理留設斷層煤柱

開采過程中要采取措施防止斷層帶突水。在探查煤層底板地質條件的基礎上，針對地質構造，按照不同的落差留設防水煤柱。

3.5 局部注漿加固封堵斷層水害防治技術

由于斷層落差大，巖石破碎，造成涌水增大，且過斷層時易發生大面積塌落、冒頂，給巷道施工造成很大困難，嚴重影響施工進度，采用打鉆注漿堵水加固措施可保證巷道的順利掘進。

3.6 改革采煤方法

改革采煤方法，合理選擇開采方法和開采技術，關鍵是選擇能減小底板采動破壞程度的采煤方法及工藝，而減小底板采動破壞深度的關鍵是減小開采引起的礦山壓力。

3.7 完善排水系統

目前161西采區已建立起水倉和排水系統。巷道、工作面涌水進入161采區水倉后經161集中運輸巷—-465軌道石門和-465軌道大巷進入中央水倉，然后排至地面。

3.8 進行井下探放水工作

在采掘過程中，發現水患險情，應及時發出水害通知單，并報告礦調度室，通知可能受水害威脅地點的人員撤到安全地點。采掘工作面探水前，必須編制探放水設計，確定探水警戒線，并采取防止瓦斯和其他有害氣體危害等安全措施。

4 結論

（1）采用了底板水害綜合防治關鍵技術措施，主要包括：總結了鉆探“點”+物探“線-巷道”+“面-工作面”的水文地質條件探查思路，建立和完善礦井水文觀測系統，合理留設斷層煤柱，局部注漿加固封堵斷層水害防治技術，完善排水系統，做好探放水工作等綜合防治技術措施，保證礦井16煤的安全開采。

（2）對16煤開采的防治水工作起到有效指導，對解放更多的受水威脅的煤炭資源和延長礦井服務年限、礦井可持續發展均有重要的理論和現實意義。同時也可為本礦其他采區及滕南礦區其他礦井礦井防治水技術具有良好的借鑒意義。

參考文獻：

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[2]董昌樂，牟培英，李泉新，方俊，趙建國，郝永進，鄭德志.煤層底板注漿加固鉆孔施工技術及發展趨勢[J].煤炭科學技術，2014（12）.

作者簡介：張校（1964-），男，山東棗莊人，本科，助理工程師，現任棗礦集團濱湖煤礦生產礦長助理，主要從事采礦技術研究、管理工作。