10-201工作面充水因素分析與防治水措施

袁 遠

（霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山木瓜煤礦地測科，山西 方山 033000）

1 概述

礦井水患是制約我國礦井高產高效開采的主要因素之一。地下水借助頂底板導水裂隙，以突發(fā)等形式涌入地下采掘空間，極易造成礦井人員傷亡和財產損失［1-5］。木瓜煤礦10-201工作面位于二盤區(qū)準備巷道南翼，工作面上部為實體煤巖層，以北緊鄰二盤區(qū)三條準備大巷，以南靠近礦井井田邊界，以西為實體煤，以東緊鄰風氧化帶，靠近礦井井田邊界。工作面開采煤層為石炭系上統(tǒng)太原組的9#、10#煤。根據掘進期間揭露分析，回采區(qū)域正巷里程920～1 045 m、副巷里程936～1 081 m，9#、10#層間距小于0.7 m，屬合并層；回采區(qū)域正巷里程283～920 m、1 045～1 081 m、副巷里程283～936 m 9#、10#層間距為0.7～2.7 m，屬不合并層。工作面煤層產狀整體為一單斜構造，9#煤層厚度3.59～4.25 m，平均3.92 m，10#煤層厚度1.1～1.6 m，平均1.35，煤層傾角3°～14°，平均8.5°。頂底板巖性特征見表1。

表1 頂底板巖性特征

2 工作面充水因素分析

工作面充水一般由地表水、頂板含水層、底板含水層、采空區(qū)積水以及斷層水涌出。根據木瓜煤礦10-201工作面掘進地質資料，分析工作面充水來源，如下：

2.1 地表水

因該回采工作面蓋山厚度為112～315 m，基巖厚度55～125 m，正副巷里程0～500 m 溝谷區(qū)域蓋山厚度較薄，工作面垮落帶及導水裂隙帶高度通過計算為106 m，工作面回采后形成的導水裂隙帶大部分均大于基巖厚度，存在導通地表水的可能。通過地表調查，工作面回采區(qū)域內無地表水體，僅工作面停采線附近地表發(fā)育有朝北走向的兩條小溝谷，且積水面積小，雨季汛期地表徑流快，不易積水。大氣降水沿小溝谷匯入盛地溝后流入北川河，故大氣降水對工作面回采影響較小。

2.2 含水層

（1）二疊系砂巖含水層：下部太原組L5灰?guī)r頂層發(fā)育有泥巖隔水層，該隔水層為穩(wěn)定的隔水層，將二疊系砂巖含水層與太原組灰?guī)r含水層隔開，相互獨立，故二疊系砂巖含水層對工作面影響較小。

（2）太原組灰?guī)r含水層：工作面范圍內9#、10#煤層頂部主要為L1+K2、L4、L5三層石灰?guī)r含水層及3 層中細粒砂巖含水層組成，各含水層中間均夾有一層較為穩(wěn)定的泥巖隔水層，石灰?guī)r裂隙較發(fā)育，單位涌水量在0.037 6～0.078 L/s·m 之間，含水層富水性弱，滲透系數0.100 8～0.292 6 m/d，水位標高在1 032.25～1 058.70 m 之間。

灰?guī)r含水層富水性較弱，具不均勻性，局部存在富水區(qū)。受煤層開采影響，冒落裂隙帶發(fā)育，回采過程中局部頂板出現裂隙淋水。由于含水層補給條件較差，以消耗靜儲量為主，工作面涌水量可能局部增大，但涌水持續(xù)時間不會太久，水源主要通過頂板裂隙、冒落帶和構造進入工作面。總體來看，該含水層富水性弱，對回采影響較小，見表2。

表2 太原組含水層厚度與開采層層位關系

根據工作面掘進期間涌水量觀測及回采期間涌水量分析，預計工作面正常涌水量為20～30 m3/h，最大涌水量為50 m3/h。

（3）底板奧灰水

9#、10#煤層底板含水層主要有奧陶系碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層，奧灰頂面距9#、10#煤底板約70 m。工作面回采區(qū)域最低底板標高為+868 m，井田奧灰水位標高為+795 m，工作面回采底板標高高于奧灰水位標高，故回采期間不受奧灰水威脅。

2.3 采空區(qū)積水

10-201工作面位于二盤區(qū)準備巷道南翼，上部為實體煤巖層，以北緊鄰二盤區(qū)三條準備大巷，以南為實體煤，靠近礦井井田邊界，以西為實體煤，以東為實體煤，靠近井田預想風氧化帶，工作面四周不存在采空區(qū)積水。

2.4 斷層水

回采工作面掘進期間揭露4 條正斷層，均位于回采區(qū)域外，對工作面回采不構成威脅；且工作面回采區(qū)域煤層底板最低標高為+868 m，井田奧灰水位標高為+795 m，高于奧灰水位標高，所以工作面回采期間不存在構造導水的威脅。

綜合上述，工作面回采期間涌水水源主要為煤層頂板灰?guī)r裂隙水。回采過程中局部頂板可能出現裂隙淋水；尤其是回采至副巷283～380 m 區(qū)域，工作面涌水量可能增大。根據10-201工作面掘進期間揭露的水文地質情況及涌水量綜合分析，10-201工作面初采初放期間預計最大涌水量50 m3/h；回采期間正常涌水量為20～30 m3/h。

3 工作面水文地質探測與防治水措施

3.1 工作面水文地質探測

10-201 回采工作面采用瞬變電磁探測及無線電波坑道透視兩種物探方法對工作面回采區(qū)域進行了探測，同時針對坑透異常區(qū)和瞬變電磁異常區(qū)進行了探測鉆孔驗證。

（1）坑透法：采用YDT-88 型無線電坑透儀進行探測，10-2011、10-2012 巷探測范圍長度均為1 000 m，兩巷共布置200 個測點，該工作面構造簡單，結合坑透探測數據，圈定4 處較為集中的異常區(qū)。

（2）瞬變電磁法探測：采用YCS512 型瞬變電磁儀，共布置物理測點612 個，分別布置于10-2011、10-2012 巷工作面內部順層方向、頂板30°方向及底板30°方向，綜合地質和水文地質資料，本次探測共發(fā)現2 處低阻異常區(qū)，見圖1。

圖1 工作面異常區(qū)域平面

（3）鉆探驗證情況：針對4 處無線電波坑透異常區(qū)、2 處瞬變電異常區(qū)，在各異常區(qū)內以10 m間距施工探測鉆孔，共65 個，總計施工鉆孔5 172 m。鉆探結果：無不良水體及地質異常體。

3.2 工作面防治水措施

（1）按照工作面最大涌水量的2 倍設計排水設施，即配備工作面排水能力為100 m3/h設施。

（2）定期檢查工作面水倉、排水管路、水泵完好情況，保證水倉有效倉容。

（3）10-2011、10-2012 巷距工作面最近的水倉配備備用水泵，并確保備用設備完好且可以快速啟用。

4 結語

木瓜煤礦10-201工作面充水水源主要為頂板灰?guī)r裂隙水，回采過程中局部頂板可能出現裂隙淋水，尤其是回采至副巷283～380 m 區(qū)域，涌水量可能增大。工作面初采初放期間最大涌水量50 m3/h，回采期間正常涌水量為20～30 m3/h。采用瞬變電磁探測、無線電波坑道透視物探技術，結合探測鉆孔進行了工作面水文地質探測與驗證。探測結果顯示，10-201工作面回采區(qū)域內無其它不良水體及地質異常體。