煤矿采煤工作面水害综合防治技术应用

陈志宁 1 张文卿 2

广西科探勘察设计有限公司 建材桂林地质工程勘察院有限公司

【摘要】煤矿采煤工作中遇到积水对煤矿的开采与生产带来威胁，为此需提出有效的综合防治技术并在煤矿企业实施。文章对A村采煤的工作面地质水文情况进行分析，通过坑透对工作面异常区进行探测，进而利用钻探手段对异常区及陷落柱情况进行全方位的排查，同时设计排水钻孔对顶板水进行疏放，确保工作面的安全。由此可见煤矿采煤工作面水害防治技术收到取得良好的效果，有效解除了水害威胁并保证了煤矿矿井的生产安全。

【关键词】煤矿采煤；水害；防治技术

1、引言

当前煤矿生产具有较大的危险，为保证煤矿工作面采煤作业的安全性，需要采取有效措施，做好防治水害隐患工作方可进行开展回采。预防水害的防治措施涵盖:分析矿井工作面地质条件、分析矿井水文地质情况，通过物探手段对工作面异常进行监测，钻探该区域对异常情况加以验证及疏导排放水。因此文章以A村煤矿2205工作面为工程案例为例，进而分析矿井水害综合防治手段，对于煤矿开采工作面水害治理起到重要的促进作用。 　

2、工作面地质及水文地质条件分析

通过对工作面内及附近地质构造发育情况进行分析，同时分析地表水体分布情况、分析采煤活动影响含水层层位及带压开采情况，进而提出有效的采煤工作面水害综合防治技术，确保采煤的顺利进行。

2.1地质构造发育情况

按照2205 工作面底板等高线图显示：该工作面由东向西呈 3°倾斜，同时按照工作面三维地震勘探报告，工作面切眼向东1006m位置可能存在逆断层发育，产状为95°∠35°、H=5m，逆断层发育难以无法排除。同时工作面切眼向东1055-1136.5m位置存在三维地震陷落柱，其长短轴长度分别为 110m 、 50m。其次风巷距切眼东 911.8m 处，揭露逆断层，产状为 108°∠50°、H=0.8m ；运巷距切眼东961.4m位置揭露的逆断层其产状为90°∠40°、H=1.4m，延伸到工作面中，将会出现落差变大的可能。

2.2 地表水体分布情况

工作面中部有一条淤泥河穿过，回采后会导致地面下沉而出现裂缝，调查得知，淤泥河为一条季节性河流，因此建议在枯水区进行开采并且要做好对地面河流水体流量的定期观测工作。

2.3帯压情况

经过调查得知A村矿井井田底板标高527~623m、奥灰水标高+646m，水头高23~119m，突水系数0.012~0.020，根据现有的数据需要严格禁止对导水地质构造的无计划揭露采取提前治理措施，以减少奥灰突水现象。

2.4预估工作面涌水量

22采区的北部为2205工作面、南面为 2203工作面 ，剩下的三面均为没有开采的区域，工作面回采后会形成冒落裂隙带，导通煤层顶板Ⅶ号、Ⅷ号、Ⅸ号含水层。

按照其相邻2203工作面涌水量观测统计，同时结合2205工作面涌水量预测情况分析得出，工作面初采老顶首次垮落会造成工作面大量涌水，正常涌水量 200m³/h，预估最大涌水量为 300m³/h。

3、工作面物探排查地质异常区

对A村煤矿2205工作面异常地质情况进行探测，首先利用无线电波坑透探测方法，发现3个异常区，分别于工作面：切眼950~1030m 处、切眼 1140~1250m 处、切眼 1420~1520m 处。按照坑透探测处理结果、结合工作面地质及三维地震资料，进而对工作面异常区是否存在断层情况进行判断，异常区区内存在断层并受到断层的影响，会出现较大范围的顶板破碎带或出现煤层破碎带。

4、工作面地质异常区钻探排查

4.1钻探孔布设

按照三维地震勘探报告与工作面实际情况得出，以工作面坑透结果为依据，通过钻探排查的方式进一步明确坑透异常区，明确三维地震陷落柱区域。其次布置间距为10m的钻探钻孔，更好地查明工作面异常区内煤层富水地具体情况，进而确定是否存在直径为 10m 以上的陷落柱及 3m 以上的落差断层。

4.2 钻探排查结果

对于实际钻探排查工作中，钻孔结果如下图所示。

根据上图对异常区钻探排查结果进行分析，可知：

（1）一号坑透异常区

①在实际钻探排查工作中，受到地质条件变化及钻探排查工艺本身条件的影响，少数区域因缺少足够控制，因此在实际回采作业中还需对钻探排查给予补充。

②在成孔之后并未出现涌水情况，对所布设的钻探孔可对钻探排查范围内的导水构造、通过局部富水区可能性进行排除。

③进行钻探工作过程中，应对一号坑透异常区勘探情况加以详细的记录，同时结合风巷与运巷的剖面图，对钻探范围内存在倾状方向 N10°E 的宽缓背斜构造进行确认（该构造两翼坡度的最大值为6°）。对于回采作业达到该宽缓背斜构造时，对于背斜轴部位置出现顶板破碎的可能比较大。

④对于一号异常区位置的西侧出现的逆断层，风巷产状为108°∠50°、H=0.8m；运巷产状为 90°∠40°、H=1.4m。按照钻探探测的实际情况可知工作面北部位置断

层呈近南北向分布，同时产状并未发生大的变化。对于工作面中南部的位置，断层方位呈西南向分布。进行回采作业过程中，对于断层发生产状变化的位置，出现顶板破碎的现象较大。

（2）X10陷落柱情况

①对于钻孔勘探中，成孔后的钻孔均没有发现涌水现象，可对钻探范围内出现的导水构造与局部富水区域的可能性进行排除。

②钻孔排查范围内不存在X10陷落柱。

③按照三维地震勘探报告，2205工作面中逆断层具备发育可能，产状为 95°∠35°、H=5m；根据掘进进度显示2205工作面风巷与瓦斯巷所揭露的情况可知：三维地震断层呈挠曲构造，其倾角最大值16°、影响半径为10m；按照钻探排查情况，三维地震断层存在的可能不大（如果存在地震断层，那么该断层落差在2m以内）。

（3）二号异常区

①由于受到地质条件变化及钻探探测自身工艺限制的影响，此次探测中存在部分缺乏控制的区域，因此需在回采作业之前，对探测工作加以补充完善。

②进行钻探工作过程中，无论运巷还是瓦斯巷，进行钻孔成孔之后都没有出现涌水现象，可对钻探排查范围内导水构造与局部富水区存在的可能性进行排除。

③根据钻探倾角，对于二号异常区倾角由两侧向中间下降且整体呈现出凹陷状态。

（4）三号异常区

①受运巷及瓦斯巷受到现场条件与钻探勘查工艺本身的影响，对应钻孔具体位置，按照钻孔终孔深度与揭煤位置对钻探范围内的陷落柱及3m以上落差断层的存在进行排除，但无法对探测范围内存在的夹矸透镜体发育情况与煤层起伏变化可能加以排除。

②进行钻探勘查过程中，无论运巷还是瓦斯巷，再钻孔成孔之后都没有出现涌水现象，可对钻探排查范围内导水构造与局部富水区存在的可能进行排除。

5、上覆岩层水疏放

计算过程中得出平均煤厚为6m，根据煤厚的15倍计算经验公式，该工作面存在 90m 高的导水裂隙带；分别对2205 工作面内漳-71 钻孔、漳-39以及漳-42 钻孔资料进行分析后，工作面以上Ⅶ号含水层下距煤层顶面 1.54~4.1m 存在 6.2~8.3m 厚度的含水层，存在灰白色中、细粒砂岩；Ⅷ含水层下，与煤层顶面之间存在 14.45~45.2m 的距离，存在 0.85~1.6m 厚度的含水层，存在灰色细粒砂岩。

其次对于Ⅸ号含水层与煤层顶面之间相距 65.8~72.7m，出现1.9~11m 厚度的含水层，灰白色中且细粒砂岩；而对于Ⅹ号含水层与煤层顶面，则相距 101.2~122.9m，有1.6~4.1m厚度的含水层，灰白色中粒砂岩。根据含水层及砂岩情况进行分析，对于回采作业中，含水层所包含的砂岩层及煤层以上的含水层，都会对工作面水源起到补充的作用，为更快地减少老顶初垮时的涌水量，需要提前打设钻孔疏放煤层顶板水，更好地为回采作业安全提供基础保障。

5.1 钻孔布设设计

进行探查工作的目的能够减少工作面初采工作时的涌水量，同时对2205工作面3号煤顶板含水层及砂岩层含水进行疏放，钻探工作中，钻孔平面布设如下图所示。

5.2 施工成果

进行2205 工作面顶板含水疏放施工过程中，施工钻孔共12处，合计2791m，下套管201.4m，各个钻孔平均下套管 16.783m；对施工的钻孔中有11个钻孔没有出现涌水情现象，只有C-2 号孔涌出较多水。因此需将观测重点放在 C-2 号孔，同时做好涌水情况观测信息收集与记录工作，待C-2 号钻孔涌水量下降至稳定状态时候，可以对2205工作面进行回采作业。

6、结束语

综上所述，文章分析A村煤矿2205工作面水害防治技术，进而对工作面开展回采作业，对煤矿采煤工作面水害综合防治技术需要考虑到不同地质条件、不同水文条件下的工作面水害情况及其差异，在实际防治水害的过程中，应有针对性地采取不同的水害防治措施，从而确保煤矿采煤工作面水害综合防治工作取得良好的成效。

参考文献

[1]煤矿采煤工作面水害综合防治技术应用[J].杨宗生.西部探矿工程.2020(05):149-151.

[2]煤矿采煤工作面水害防治方法探讨[J].严强.煤炭工程.2014(12):5-7.

[3]严强.煤矿采煤工作面水害防治方法探讨[J].煤,2014,23(12):78-80.