淺析采掘工作面水害的綜合防治

摘要：針對礦井開采水平向深部延伸水害威脅日趨嚴重，防治水工作越加艱難的問題，根據礦井水文地質條件，對礦井綜合防治水技術進行研究改進，堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘、先治后采”原則，采取防、堵、疏、排、截的綜合治理措施，圍繞“探和排”等綜合防治水技術展開研究，確定頂底板充水情況，采用物探結合鉆探查明賦水性，優化放水鉆孔施工設計和定位，合理布置，提前疏水降壓，減少采掘工作面水害影響，效果顯著。

關鍵詞：水害；防治；物探；放水鉆孔

【中圖分類號】TD745+.2【文獻標識碼】B【文章編號】2236-1879（2017）12-0180-01

綠水洞煤礦自1981年12月投產至今已歷時30多年，采用階梯平硐開拓方式進行開采。隨著開采深度逐漸增加，礦井災害逐漸升級，特別是在水害方面，對礦井的威脅日趨嚴重，尤其是下一步礦井延伸至+150m水平，采用暗斜井開拓時水害的影響將更為突出。礦區內地層巖性主要為可溶性碳酸鹽巖，碎屑巖次之。可溶性碳酸鹽巖地層，巖溶發育，數量眾多。礦井開拓大巷布置于強含水層茅口組上部（煤層底板以下），茅口組（P2m）頂部有沉積間斷面，經風化溶蝕后，巖溶孔洞！巖溶裂隙十分發育，構成層狀巖溶強富水帶，成為煤層的下伏巖溶強含水層。

1技術方案的制定

現今物探技術已經非常成熟，為更準確地探明周邊水體賦存狀況，先利用物探可探明賦水異常的區域，然后在以鉆探針對該區域進行探測，減少盲目利用鉆探消耗的人力、物力，物探結合鉆探的方式也增加了探測不明水體的準確性。綠水洞煤礦為大水礦井，水文地質條件復雜，在前期開采過程中，多次受水害威脅，對生產影響很大，所以，開展探明賦水狀況及治理的技術研究就顯得尤為重要和迫切。

（1）掘進工作面物探采用瞬變電磁儀。瞬變電磁法測量裝置由發射回線和接收回線兩部分組成，工作過程分為發射、電磁感應和接收三部分。當發射回線中通以階躍電流I，發射電流突然由I下降到零，根據電磁感應理論，發射回線中電流突然變化必將在其周圍產生磁場，該磁場稱為一次磁場；一次磁場在周圍傳播過程中，如遇到地下良導電的地質體，將在其內部激發產生感應電流，又稱渦流或二次電流，由于二次電流隨時間變化，因而在其周圍又產生新的磁場，稱為二次磁場。由于良導電地質體內感應電流的熱損耗，二次磁場大致按指數規律隨時間衰減，形成瞬變磁場，二次磁場主要來源于良導電地質體的感應電流，因此它包含著與地質體有關的地質信息，二次磁場通過接收回線觀測，并對觀測的數據進行分析和處理，對地下地質體的相關物理參數進行解釋。

（2）采煤工作面物探采用音頻穿透儀進行探測。由于地下各種巖（礦）石之間存在導電差異，影響著人工電場的分布形態。礦井音頻電透視法就是利用專門的儀器在井下觀測人工場源的分布規律來達到解決地質問題的目的。

從電性上來分析不同巖性的地層，其一般規律為煤層電阻率值相對較高、砂巖次之、粘土巖類最低，即泥巖、粘土巖、粉砂巖等與煤層的導電性差異明顯。由于煤系地層的沉積序列比較清晰，在原生地層狀態下，導電性特征在縱向上有其固定的變化規律，而在橫向上相對比較均一。當存在構造破碎帶時，如果構造內不含水，則其導電性較差，使局部電阻率值增高；如果構造含水，因其導電良好，相當于存在局部低電阻率值地質體。一旦存在斷層、陷落柱等地質構造，無論其含水與否，都將打破地層電性在縱向和橫向上的變化規律。這種變化特征的存在，為以導電性差異為應用基礎的礦井音頻電透視技術的實施提供了良好的地球物理前提。

2組織實施情況

（1）陷落柱探測：根據上部和下部揭露的水文地質情況，預計巷道前方陷落柱大概位置。根據《煤礦防治水規定》對巷道進行物探及鉆探全覆蓋，待巷道施工至距陷落柱30m處停頭，并進行下步設計和探測，要求在巷道前方的水平面和豎直面內呈扇形布置探水鉆孔，并且鉆孔終孔位置以滿足平距3m為準，待探清前方構造具體情況，制定專項措施后才能繼續施工。

（2）放水鉆孔施工：由于斷層、裂隙或工作面回采后破壞煤層頂板，導通上部含水層，造成采煤工作面機、風巷或掘進工作面積水。根據積水情況，收集巷道積水區及低洼段位置；根據兩巷道坐標高程計算開口處至機、風巷積水區定點貫穿方位、角度，在大巷或瓦抽抽放巷施工放水鉆孔導通風巷或機巷低洼點，形成暢通的過水通道，解決巷道水患問題。

（3）強含水層探測：根據《煤礦防治水規定》要求，在大巷施工中做到鉆探、物探全覆蓋、區域水文地質情況設計長距離探水鉆孔，預計探放水壓力及止水套管長度，一般采用直徑75mm孔徑鉆桿，施工坡度為+1度，然后根據長距離探水孔探測資料確定前方水文！地質情況，如出現異常情況需待掘進至距異常區30m處進行下一步詳探，待摸清前方具體地質情況后方可繼續施工。

（4）工作面物探探測：工作面回采前需進行物探探測，主要探明工作面范圍內K1煤層頂底板的積水分布范圍、形態及其富水性的相對強弱等。利用瞬變電磁儀在工作面風巷每隔10m進行1次探測，瞬變電磁法探測風巷每個測點布置3個方向，即煤層頂板方向、煤層傾向方向、煤層底板方向。根據綜合探測值輸入軟件形成視電阻率等值線分布解析結果圖，以判定工作面富水情況。

（5）老空老窯水探放：根據上部工作面積水區、已知老窯采空位置，進行老空、老窯水探放。探水前編制探放水設計，確定探水警戒線，并采取防止瓦斯和其他有害氣體危害、避災路線等安全措施；根據水頭高低、煤層厚度和硬度等確定鉆孔的布置和超前距離。

3結語

采掘面水害綜合防治技術研究，減輕了礦井水害威脅及防治水工作難度，物探結合鉆探的探測方式，在巷道掘進時，使掘進前方水文地質條件更加明朗化，能夠提前制定防治措施，提前疏水降壓，極大地減小水害威脅。而物探對回采工作面及老空水的探測方式，能更清晰地探明水體賦存狀況，利用鉆孔對水體進行排放，減少鉆孔的布置量，能更有效的對積水進行疏放。

參考文獻

[1]煤礦灰巖防治水連通試驗研究[J].方季，李璇璇.煤炭技術.2015（01）.

[2]基于復合含水層系統的工作面防治水技術研究[J].趙寶峰，王清虎，張衛軍.煤炭技術.2015（01）.

[3]煤礦采煤工作面水害防治方法探討[J].嚴強.煤.2014（12）.

[4]三維電法超前探在巷道掘進水害防治中的應用[J].徐佳，朱魯，翟培合，夏銀玲，郭凱.煤炭技術.2014（12）.

作者簡介：孫可輝（1987.05-），男，河南鞏義人，本科，畢業于河南理工大學，助理工程師。