火燒區(qū)富水區(qū)下水害防治技術(shù)實(shí)踐

李月　馬建榮

摘? ?要：榆樹(shù)泉煤礦南采區(qū)東翼下煤層淺部露頭存在大面積火燒區(qū)，火燒區(qū)積水給煤礦生產(chǎn)帶來(lái)較大影響和安全隱患。通過(guò)采取留設(shè)防隔水煤柱、超前鉆探疏放等方式，實(shí)現(xiàn)了該區(qū)域掘進(jìn)工作的順利開(kāi)展，為下一步徹底治理火燒區(qū)積水保證回采安全打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)庫(kù)車(chē)縣榆樹(shù)泉煤礦隸屬于河南能源新疆公司塔河礦業(yè)，行政所屬為庫(kù)車(chē)縣。榆樹(shù)泉煤礦生產(chǎn)能力0.9Mt/a，礦井水文類(lèi)型劃分為復(fù)雜型，正常涌水量3077m3/d，最大涌水量10712m3/d，井田范圍內(nèi)存在大面積的火燒區(qū)及老窯積水，給煤礦的安全生產(chǎn)帶來(lái)較大的安全隱患。

關(guān)鍵詞：火燒區(qū)? 防治? 安全? 掘進(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD745;P631.325? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）06（c）-0028-02

1? 區(qū)域水文地質(zhì)概況

設(shè)計(jì)1012工作面回風(fēng)順槽掘進(jìn)工作面位于礦井南采區(qū)東翼，2014年10月該掘進(jìn)工作面施工至1600m處進(jìn)行探水作業(yè)時(shí)鉆孔出現(xiàn)涌水，后來(lái)在此施工了F1、F2、F3、F4、F5和C10-1進(jìn)行集中疏放，經(jīng)過(guò)3年零2個(gè)月的疏放，涌水量從245m3/h降至目前的40m3/h左右。2017年6月25日在此區(qū)域的3#聯(lián)絡(luò)巷迎頭施工探水鉆時(shí)也出現(xiàn)異常涌水情況，水量約40m3/h左右。我礦積極與西安中煤科工西安研究有限責(zé)任公司聯(lián)系，于2017年6月26日邀請(qǐng)三名水文地質(zhì)專(zhuān)家到礦進(jìn)行分析論證。根據(jù)專(zhuān)家分析意見(jiàn)，鉆孔涌水補(bǔ)給來(lái)源于掘進(jìn)工作面南側(cè)下10煤燒變巖水，富水區(qū)存在導(dǎo)水裂隙。

2? 綜合防治水技術(shù)實(shí)踐

2.1 地面物探

2.1.1 地質(zhì)任務(wù)及工作量

采用地面磁法和地面瞬變電磁法相結(jié)合的物探方法，探測(cè)指定范圍內(nèi)、煤燒變邊界及其相對(duì)富水區(qū)范圍。

2.1.2 成果分析

根據(jù)圖1顯示結(jié)果，1012工作面回風(fēng)順槽在掘進(jìn)階段面臨較大范圍的低阻異常區(qū)，該異常主要與南部的下煤燒變巖水關(guān)聯(lián)。根據(jù)迎頭鉆探情況，施工的F1（斜長(zhǎng)83.5m）、F2（斜長(zhǎng)80m）、F3（斜長(zhǎng)85m）、F4（斜長(zhǎng)76m），均揭露大量地下水，放水至今已3年時(shí)間，仍未疏放完。上述鉆孔揭露煤層及巖石無(wú)火燒跡象，說(shuō)明迎頭附近無(wú)燒變巖。另外，補(bǔ)3鉆孔揭露煤頂板存在較厚的礫巖。以上情況間接證明B區(qū)南部低阻區(qū)的分析正確，即煤燒變巖富水，并向北部滲透，使迎頭附近煤頂板富水。當(dāng)此處地下水被揭露時(shí)，礫巖含水層地下水及南部燒變巖水水源源不斷經(jīng)此流出，長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)。

2.1.3 結(jié)論

本次物探工作采用磁法和瞬變電磁法相結(jié)合的物探方法，對(duì)B測(cè)區(qū)煤燒變邊界及其相對(duì)富水區(qū)進(jìn)行探測(cè)，共完成瞬變電磁法物理點(diǎn)1741個(gè)，磁法物理點(diǎn)3425個(gè)，有效控制面積1.27km2。通過(guò)對(duì)磁法資料和瞬變電磁法資料的處理分析，結(jié)合鉆孔等地質(zhì)資料，對(duì)B區(qū)內(nèi)磁異常進(jìn)行綜合分析解釋?zhuān)茢嗔薆測(cè)區(qū)內(nèi)的燒變巖邊界及其富水區(qū)的分布，取得具體認(rèn)識(shí)如下。

（1）獲得了B測(cè)區(qū)煤燒變巖邊界。下煤燒變巖邊界位于1012工作面回風(fēng)順槽南面，煤燒變巖邊界相比原邊界更起伏不平，在B區(qū)西部更靠北，在B區(qū)東部更靠南。

（2）推斷了B測(cè)區(qū)下煤燒變巖含水層相對(duì)富水區(qū)平面分布，和下煤燒變巖及頂板含水層相對(duì)富水區(qū)平面分布。結(jié)果顯示，下煤燒變巖含水層相對(duì)富水區(qū)主要分布在燒變邊界東部，煤燒變巖區(qū)為相對(duì)富水區(qū)。進(jìn)一步分析認(rèn)為1012工作面回風(fēng)順槽迎頭出水水源為煤燒變巖水。

2.2 留設(shè)防隔水煤巖柱

根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》防隔水煤柱寬度采用附錄三之二經(jīng)驗(yàn)公式：

式中L—煤柱留設(shè)的寬度，m;

K—安全系數(shù)，一般取2～5;

M—煤層厚度或采高，m;

P—水頭壓力，MPa;

Kp—煤的抗拉強(qiáng)度，MPa。

K取值5，M取值4m，P取值1MPa，Kp取值0.4MPa，經(jīng)計(jì)算L=27.4m。L取值30m≥27.4m。

根據(jù)《河南能源新疆公司塔河礦業(yè)榆樹(shù)泉煤礦改礦建初步設(shè)計(jì)》以及西安院水文專(zhuān)家意見(jiàn)，最終防隔水煤巖柱按50m留設(shè)，以此修改掘進(jìn)工作面設(shè)計(jì)方案，先保證掘進(jìn)期間不受水害威脅，待建成完善的排水系統(tǒng)后再對(duì)火燒區(qū)積水進(jìn)行集中疏放。

2.3 鉆探驗(yàn)證

2.3.1 鉆孔設(shè)計(jì)

根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》結(jié)合西安中煤科工西安研究有限責(zé)任公司三名水文地質(zhì)專(zhuān)家意見(jiàn)，在掘進(jìn)中除正常探放水外，對(duì)南翼鉆探不少于50m，目的是探水、探煤，以達(dá)到掩護(hù)巷道安全掘進(jìn)、避免進(jìn)入不可采區(qū)域的目的。

2.3.2 止水套管安裝

（1）將準(zhǔn)備好的止水套管裝入預(yù)先打好的孔內(nèi)，在套管口上下兩端預(yù)先放入兩根φ25mm鋼管（單根長(zhǎng)20cm），一根做為注漿管，一根做為返漿管，用水泥大布及速凝劑將孔口封死。

（2）用BW-150型泥漿泵將事先攪拌好的封管液通過(guò)注漿管注入，待返漿管返漿時(shí)停泥漿泵，等待24h漿液凝固后進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力不得小于2MPa，穩(wěn)壓時(shí)間至少保持0.5h，孔口周?chē)宦┧卓诠芾喂滩换顒?dòng)，即為合格，否則必須重新注漿。

2.3.3 加強(qiáng)管理

完善施工流程，明確責(zé)任，全礦上下齊抓共管落實(shí)有掘必探、先探后掘的原則。

探水隊(duì)按設(shè)計(jì)要求施工探水鉆孔→調(diào)度室→地測(cè)科或生產(chǎn)技術(shù)科驗(yàn)收→地測(cè)科下發(fā)允許掘進(jìn)通知單→綜掘隊(duì)掘進(jìn)→安全員、班長(zhǎng)確認(rèn)距離→調(diào)度室（允許掘進(jìn)距離≦10m時(shí)）→地測(cè)科下發(fā)停掘通知單→探水隊(duì)按設(shè)計(jì)要求施工探水鉆孔。

3? 取得成績(jī)

通過(guò)以上綜合防治技術(shù)，1012工作面回風(fēng)順槽在掘進(jìn)期間排除了安全隱患，保障了職工的生命財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)還解放了前期受水害威脅的區(qū)域，增加可采儲(chǔ)量74萬(wàn)t，實(shí)現(xiàn)了較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前該工作面已安全通過(guò)煤燒變巖相對(duì)富水區(qū)。

4? 結(jié)語(yǔ)

榆樹(shù)泉煤礦與科研院所合作，通過(guò)技術(shù)手段查明了水害威脅區(qū)域，制定了科學(xué)有效的防治水措施并組織實(shí)施，取得了階段性的成果。當(dāng)然，來(lái)自煤燒變巖相對(duì)富水區(qū)的水害威脅還并未從根本上消除，在1012工作面回采前還應(yīng)制定科學(xué)合理的方案，徹底消除水害威脅，確保安全回采。

參考文獻(xiàn)

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