司馬礦1211工作面防治水工作分析研究

楊 勇

（潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)有限公司，山西 長治 047105）

1 概述

司馬礦位于山西省長治市長治縣蘇店鎮(zhèn)，沁水煤田東南部，目前開采二疊系山西組3#煤層，礦井內(nèi)有三個(gè)采區(qū)，1211工作面位于井田西部，北、東均為實(shí)體煤，西部為井田邊界，南部為回采完畢的工作面，賦存采空水。該工作面沿3#煤層底板掘進(jìn)，3#煤層平均厚6.7m，煤層傾角平均-6°，工作面地面標(biāo)高940～950m，井下標(biāo)高501～614m，礦井奧灰水位標(biāo)高為634～638m，可知1211工作面位于奧灰水承壓區(qū)內(nèi)，突水系數(shù)為0.012～0.020MPa/m。工作面先后完成了地面三維地震勘探和地面瞬變電磁勘探，并分布有補(bǔ)12和補(bǔ)13孔。根據(jù)井田精查地質(zhì)報(bào)告，工作面從上到下依次存在第四系沖洪積孔隙含水層、二疊系砂巖裂隙含水層、太原組薄層灰?guī)r巖溶裂隙含水層和奧陶系中統(tǒng)巖溶裂隙含水層，如表1所示。 1211運(yùn)巷前方存在看寺正斷層及DX3陷落柱，為確保巷道掘進(jìn)及工作面回采安全，司馬礦地質(zhì)部門通過研究決定對1211工作面采取合理有效的防治水措施。

表1 司馬礦1211工作面頂板含水層性質(zhì)表

2 1211工作面防治水工作分析

1211工作面防治水工作是隨著工作面掘進(jìn)進(jìn)度逐步向前推進(jìn)的，并須密切聯(lián)系工作面實(shí)際揭露的地質(zhì)及水文地質(zhì)條件和以往經(jīng)驗(yàn)，具體實(shí)施各項(xiàng)防治水工作。

2.1 掘進(jìn)前準(zhǔn)備工作

1211工作面各順槽在掘進(jìn)前應(yīng)搜集地面勘探資料和周邊工作面資料，在對資料進(jìn)行分析總結(jié)后，編制完成《工作面掘進(jìn)地質(zhì)說明書》、《工作面水文地質(zhì)情況分析報(bào)告》和《工作面超前探測方案》，為工作面設(shè)計(jì)、掘進(jìn)、超前探測提供基礎(chǔ)。

2.2 掘進(jìn)中防治水工作

（1）按照設(shè)計(jì)及時(shí)實(shí)施風(fēng)巷、運(yùn)巷、高抽巷超前探測工程，確保施工巷道前方30m安全距離，兩幫各25m安全距離，具體施工方法如下：①巷道在掘進(jìn)期間采用型號為ZDY-650型鉆機(jī)進(jìn)行鉆探，采用Φ65mm鉆桿進(jìn)行鉆孔，設(shè)計(jì)鉆孔深度為70m，鉆孔傾角為0～ +90°；②工作面共布置5個(gè)鉆孔，兩個(gè)幫鉆孔、一個(gè)頂鉆孔、一個(gè)底鉆孔、一個(gè)工作面迎頭鉆孔，幫鉆孔及頂?shù)足@孔與工作面成60°夾角布置，迎頭鉆孔垂直工作面布置；③鉆孔探放過程中必須確保鉆探超前距不得低于20m，允許距離為30m，幫距不得低于25m。

（2）掘進(jìn)期間排水系統(tǒng)建設(shè)：①由于1211運(yùn)巷經(jīng)實(shí)際揭露，下山坡度比預(yù)計(jì)稍大，所以編制了《工作面掘進(jìn)期間排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)》，明確了水泵排水能力和管路數(shù)量；②在掘進(jìn)過程中就根據(jù)底板起伏情況，在巷道低洼點(diǎn)施工了水倉，為以后排水系統(tǒng)安裝打下基礎(chǔ)。

（3）掘進(jìn)期間地質(zhì)異常區(qū)探測：1211工作面存在看寺斷層和DX3陷落柱兩個(gè)地質(zhì)異常區(qū)，通過研究決定采用三維地震勘探技術(shù)進(jìn)行探測，具體施工如下：①看寺斷層：距斷層80m處首先采用瞬變電磁法進(jìn)行探測，同時(shí)將看寺斷層假設(shè)為導(dǎo)水?dāng)鄬涌紤]，計(jì)算斷層防隔水煤柱寬度為28.8m，為保證安全，平行斷層走向再外延30m即斷層外60m作為探測線，并設(shè)計(jì)專門鉆場和12個(gè)鉆孔，每孔進(jìn)行單孔設(shè)計(jì)；若鉆探期間出現(xiàn)涌水時(shí)要及時(shí)采取水樣，進(jìn)行水質(zhì)分析確定涌水來源。經(jīng)探測，煤層等巖層連續(xù)穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)異常情況，判斷看寺斷層為一向斜或者未延伸至工作面；②DX3陷落柱：在距離陷落柱85m、55m、25m處進(jìn)行三次瞬變電磁探測；考慮陷落柱偏移距離和安全距離等，確定陷落柱外85m處為警戒線，55m處為探測線；每孔進(jìn)行單孔設(shè)計(jì)；隨后嚴(yán)格按照探測方案對DX3陷落柱進(jìn)行了探測，查明了DX3陷落柱位于運(yùn)巷導(dǎo)23測點(diǎn)前方20.8m處，長軸64m，短軸32.4m，陷落柱不富水不導(dǎo)水；由于該陷落柱位于二采區(qū)承壓區(qū)，擬采用注漿堵水加固方案進(jìn)一步保障安全，但注漿效果不明顯，便采取留設(shè)防隔水煤柱的方法作為替代，根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》中的相關(guān)公式計(jì)算了DX3陷落柱的防隔水煤柱寬度30m，按照該寬度留設(shè)了刀把切眼。

2.3 開采前防治水工作

（1）完善排水系統(tǒng)：①根據(jù)工作面實(shí)際揭露資料，該工作面總體上為一上山工作面，并在工作面切眼前方形成一局部向斜，且向斜低洼點(diǎn)與采區(qū)水倉距離較近，根據(jù)該情況，為有效利用工作面地勢，減小工作面排水距離和揚(yáng)程，決定施工該工作面排水巷，把工作面和排水巷聯(lián)系起來統(tǒng)籌考慮排水系統(tǒng)；②結(jié)合以往工作面充水經(jīng)驗(yàn)等，預(yù)計(jì)工作面最大涌水量為80m3/h，根據(jù)涌水量和排水高度，選定水泵型號和數(shù)量，并決定把排水系統(tǒng)重點(diǎn)設(shè)置在排水巷，以充分利用工作面地勢。

（2）頂板疏放水工程：二采區(qū)、三采區(qū)工作面導(dǎo)水裂隙帶會導(dǎo)通二疊系砂巖裂隙含水層，為最大限度減小回采期間頂板涌水量，需實(shí)施頂板疏放水工程。結(jié)合工作面內(nèi)頂板富水異常區(qū)位置，并重點(diǎn)對工作面老頂初次冒落位置和切眼前方向斜軸部頂板水進(jìn)行了疏放，1211工作面頂板疏放水工程共施工疏放水孔6個(gè)，總進(jìn)尺1218m，孔孔出水，累計(jì)放水量0.97萬m3。

（3）1210老空水：1211工作面西面的回采完畢的1210工作面于2011年結(jié)采，形成了老空水，水量59323m3，積水邊界清楚，積水最高點(diǎn)標(biāo)高為574m，最低標(biāo)高為550m，水壓最大為0.24MPa。由于屬于本礦工作面，資料清楚，經(jīng)驗(yàn)算直接在最低點(diǎn)施工，既安全又可以在工程量最小條件下實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，最終施工兩個(gè)孔，有效保障了1211工作面安全回采。

（4）高抽巷低洼點(diǎn)：1211工作面布置有高抽巷，位于工作面上方頂板內(nèi)，距離工作面約20m，用于抽排采空區(qū)瓦斯；為避免高抽巷低洼點(diǎn)積水，影響工作面后續(xù)回采，針對三處低洼點(diǎn)分別施工了一個(gè)疏放水孔，疏放積水，回采通過上述三處低洼點(diǎn)時(shí)，工作面相應(yīng)位置未出現(xiàn)異常涌水。

3 防治水工程效果分析

（1）1211工作面通過上述防治水工程后工作面配套巷道在掘進(jìn)期間未出現(xiàn)過涌水現(xiàn)象，保證了巷道安全施工；同時(shí)1211工作面在老頂初次垮落期間工作面涌水量最大約20m3/h，后續(xù)回采期間未出現(xiàn)更大涌水，實(shí)現(xiàn)了工作面安全回采。

（2）在揭露構(gòu)造時(shí)與實(shí)際探測結(jié)果一樣，看寺斷層為一向斜構(gòu)造，無充水危險(xiǎn)性。同時(shí)通過探測發(fā)現(xiàn)DX3陷落柱，外形呈半橢圓形，在3#煤層中長軸約為61m，短軸約為24m，陷落3～15#煤層，DX3陷落柱僅在奧灰頂部順層局部導(dǎo)水，其余層位均不導(dǎo)水。

4 結(jié)語

通過對司馬礦1211工作在掘進(jìn)前后以及回采前后采取合理有效的防治水技術(shù)措施后，保證了工作面安全高效回采，降低了工作面水害發(fā)生的事故率，取得了顯著成效，為司馬礦以后在二采區(qū)、三采區(qū)的防治水工作積累了重要經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)開辟出了一條經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的防治水路徑。