下伏煤層老空水害探放工作新思考

詹紹奇

摘要：西山煤田含煤地層主要為石炭系上統太原組（C3t）和二疊系下統山西組（P1s），其中二疊系下統可采煤層較多且間距較近。上世紀八九十年代小窯開采破壞嚴重，受當時技術水平限制，采空區資料缺失，存在大量的不規則采空區。由于時間久遠，采空區內存在大量的積水。在開采上覆煤層，受下伏煤層采空區積水危害嚴重。本文以山西清徐東于煤礦03304鑒定巷突水事故后開展的防治水工作為例，分析工作面受下伏老空水害防治工作，提出下伏煤層水害防治新思路。

關鍵詞：下伏；老空；探放

1 概況

1.1 礦井概況

山西清徐東于煤礦位于太原市清徐縣西北8km處，行政區劃屬于清徐縣東于鎮。批準開采煤層03-9號，生產規模150萬t/a。礦井水文地質類型復雜，主要受老空水害威脅嚴重。

井田內含煤地層為石炭系上統太原組（C3t）和二疊系下統山西組（P1s），山西組為一套陸相含煤地層，含煤6層，編號自上而下為03、2、3、4、5上、5號煤層。目前礦井可采煤層為03、2、4號煤層。03號煤層，位于山西組中上部。下距2號煤層間距平均為8.65m，煤層厚度平均1.68m，屬全井田穩定可采煤層。2號煤層，位于山西組中部，上距03號煤層間距平均為8.65m，下距4號煤層間距為平均為9m，煤層厚度平均2.45m，為全井田穩定可采煤層。4號煤層，位于山西組中下部，上距2號煤層間距平均9m。

1.2 工作面概況

03304鑒定巷工作面位于礦井三采區東翼，該面西臨三采區主要系統大巷，東部靠近澤漁河礦，03號位于山西組中上部，上距K4砂巖14.8m，下距2號煤層平均間距為6.0m；煤層平均厚度1.7m；煤層結構屬簡單，全井田穩定可采。煤層頂板為泥巖、細砂巖；底板為細砂巖。2017年5月22日，03304鑒定巷切眼附近發生一起底板透水事故，事故造成6人死亡，直接經濟損失約505萬元。

2 事故后探放水情況

2.1 事故概況

03304鑒定巷已施工切眼迎頭位于T22測點前69.4m，2017年5月22日23點38分，迎頭向后10m處發生透水事故。經事故調查分析，透水點下方存在原澤漁河煤礦越界開采2煤層非正規開采老空區，2煤層距離03#煤層法距約7.5m，屬近距離煤層群。

2.2水文地質情況分析

03304切眼沿03煤掘進，該煤層為井田內首層可采煤層。距上覆二疊系碎屑巖類砂巖裂隙含水層組K4砂巖層14.80m，K4砂巖層富水性弱，采掘過程中以滴、淋形式為主，對工作面影響較小。煤層下伏的石炭系太原組巖溶裂隙含水層組，由L1、K2、L4、L5 薄層石灰巖組成，距3煤層底板約39.7m，富水性弱。奧陶系巖溶裂隙含水層組距3煤層底板約159.7m，根據《奧灰水帶壓開采評價報告》，井田內奧陶系灰巖溶裂隙水位標高為773-820m。切眼底板標高690-700m，經計算本工作面03號煤層的突水系數T為：0.02 MPa/m，突水系數小于0.06MPa/m，發生奧灰水突水的危險性較小。

本面最大的水害威脅主要來自切眼東部的原澤漁河礦超層越界開采的不規則采空區積水。通過“5.22”水害事故分析，原澤漁河礦2煤存在越界開采，且2煤老空區積聚了大量的積水，當03煤層底板遭到破壞，采空區水壓達到一定程度時，極易擊穿底板，造成透水事故。目前03304切眼“5.22”事故透水點底部仍有積水，切眼以西工作面內2#煤層老巷及積水情況不清。

2.3探放水工作

2.3.1 探放水孔設計

鉆孔布置在鑒定巷自切眼撥門口向外100m位置，探查范圍為工作面內縱深100m內的下方2煤層賦存情況，鉆孔止煤位置至下一個鉆孔見煤位置間距3m控制；共設計施工鉆孔7個，工程量317m。鉆孔設計見附圖，鉆孔參數及剖面示意圖見下表及附圖。鉆孔施工過程中地測科可根據施工情況，適當調整鉆孔數量和參數。

探放水鉆孔結束后若鉆孔探查下方2煤均為實體，則向西推20位置為新切眼位置，新切眼施工前還需施工一組相同的鉆孔探查下方2煤層賦存情況和控制巷道兩側20m范圍內的煤層賦存情況，以平面10m布置一組孔，需施工5組鉆孔，以掩護70m進尺為例，每茬鉆孔工程量約1585m，平均每米進尺需鉆孔量22.6m。

2.3.2下向鉆孔探查下伏煤層采空區缺點

現在03304鑒定巷施工的探放水孔均是從03#煤層向下伏2#煤層施工的下向孔，存在以下幾個缺點：

鉆孔孔口標高高于見2煤層采空區標高，采空區積水很難放出，只能放出比孔口標高高的采空區積水；

鉆孔工程量大，施工工期長。按照《煤礦防治水規定》第九十四條第一款之規定要求探放老空水時，探水鉆孔成組布置，并在巷道前方的水平面和豎直面內呈扇形，鉆孔終孔位置以滿足平距3m為準，厚煤層內各孔終孔的垂距不得超過1.5m。按3m孔間距布置鉆孔，鉆孔工程量大。

巖孔距離長，下向孔施工困難，每個孔控制煤層采空情況距離短，采空邊界難以探查。

3 向下伏煤層施工局部巷道工程新思路

3.1探放新思路：施工斜巷至下伏煤層，為順層鉆孔探放水提供空間

以03304鑒定巷為例，選擇透水切眼后退100m位置按-30度施工下山巷道至2#煤層，施工前需進行前期探放水工作，鉆孔控制巷道超前距30m，側幫距20m。

前期施工掩護下山巷道探放水鉆孔9個，工程量約450m。下山巷道長度16.6m，進入煤巷5m，巷道工程量共計21.6m。在探水巷迎頭施工2號煤層探放水孔3個，鉆孔量450m，可掩護03煤層掘進120m。平均每米進尺約需鉆孔量7.5m。

3.2 施工放水巷優缺點

優點：探放效果好，能夠準確探查采空區邊緣位置；鉆孔工程量少，平均每米進尺需鉆孔量7.5m，減少三分之二；煤孔易于施工，且本煤層鉆孔放水效果好；安全可靠，不存在漏探區域；后期在可以施工抽采鉆孔，為瓦斯治理施工空間。

缺點：需施工巷道工程，巷道按30°下山約需施工21.6米，若按10°下山需施工巷道約60米；巷道本身需進行探放水工作，仍需施工下向孔；巷道存在后期管理問題。

參考文獻

[1]國家安全生產監督管理總局，國家煤礦安全監察局.《煤礦防治水規定》（國家安全監管總局令第28號）.

（作者單位：平安煤炭開采工程技術研究院有限公司）