斜溝煤礦輔助運輸大巷鉆孔出水水源分析

安修智

(山西西山晉興能源有限責(zé)任公司 生產(chǎn)技術(shù)部，山西 太原 030053)

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·試驗研究·

斜溝煤礦輔助運輸大巷鉆孔出水水源分析

安修智

(山西西山晉興能源有限責(zé)任公司 生產(chǎn)技術(shù)部，山西 太原 030053)

《煤礦防治水規(guī)定》防治水工作應(yīng)當(dāng)堅持“預(yù)測預(yù)報、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原則，采取防、堵、疏、排、截的綜合治理措施。斜溝煤礦二水平輔助運輸大巷在掘進(jìn)過程中實行了超前鉆探，鉆探過程中鉆孔有出水現(xiàn)象，出水量最大值達(dá)15 m3/h，累計放水量共計1 008 m3，為判斷出水來源，采集各個出水鉆孔的水樣進(jìn)行水化學(xué)分析，結(jié)合周邊已知地質(zhì)資料，并經(jīng)過探掘?qū)Ρ?，判斷出水來源是煤系地層砂巖裂隙水。

鉆孔；出水水源；水化學(xué)分析

1 井田概況

斜溝煤礦屬于河?xùn)|煤田，地處山西省興縣縣城北直距20 km處，井口區(qū)隸屬于興縣魏家灘鎮(zhèn)。井田分為一水平與二水平兩個水平開采，一水平主采8#煤層，8#煤層位于二疊系山西組，平均厚度4.8 m；二水平主采13#煤層，13#煤層位于石炭系太原組，平均厚度13.88 m，8#煤層與13#煤層平均層間距為68 m，井田內(nèi)奧灰水水位標(biāo)高為+850～+854 m.

二水平輔助運輸大巷位于13#煤層中，0°方位掘進(jìn)，屬于開拓巷道，主要用于二水平輔助的運人運料，巷道高度4 m，頂煤厚度3 m，巷道底板底煤6 m，巷道煤層底板標(biāo)高為+623 m，巷道帶壓掘進(jìn)。

2 工作面水文地質(zhì)概況

二水平輔助運輸大巷工作面煤層為一走向近南北傾向西的單斜構(gòu)造，煤層傾角平均9°，工作面東部為新開拓的二水平皮帶、回風(fēng)大巷，巷道之間平均間隔為35 m，掘進(jìn)均超前于二水平輔助運輸大巷，西部為實煤區(qū)。

工作面上覆地表屬嵐漪河河床，蓋山厚度為315 m；上覆頂板砂巖裂隙含水層富水性較弱，煤層底板標(biāo)高為+623 m，帶壓值2.31 MPa，底板隔水層厚度約48 m，突水系數(shù)為0.048 MPa/m；0102地質(zhì)鉆孔位于巷道東側(cè)約36 m處，終孔層位為C3t，孔底上距13#煤底板約25 m，封孔質(zhì)量合格。

根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》，防治水工作應(yīng)當(dāng)堅持“預(yù)測預(yù)報、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原則，采取防、堵、疏、排、截的綜合治理措施。二水平輔助運輸大巷正在掘進(jìn)，且掘進(jìn)過程中嚴(yán)格執(zhí)行有掘必探的措施，根據(jù)工作面水文地質(zhì)及鄰近工作面已掘揭露的水文地質(zhì)情況，工作面超前鉆探120 m，有效掘進(jìn)距離90 m，剩余30 m的保護(hù)煤柱，超前鉆探設(shè)計3個鉆孔，設(shè)計鉆孔參數(shù)見表1.

表1 設(shè)計鉆孔參數(shù)表

3 工作面超前鉆探情況

按照鉆孔設(shè)計參數(shù)，工作面實施有掘必探，1#鉆孔在鉆探至61 m時出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，水質(zhì)無色清澈透明，但有臭雞蛋氣味，涌水量約8 m3/h.施工2#鉆孔時，出現(xiàn)少量滲水，隨停鉆。由于工作面四周均為實煤區(qū)，未形成采空區(qū)，故制定了工作面專門探放水設(shè)計，設(shè)計共30個孔，孔徑均為75 mm，共有4個鉆孔出水量較大，出水鉆孔方位330°～360°，角度為0°、-3°、-20°，其中探測煤層底板方向的11#鉆孔出水量較大，鉆孔參數(shù)是方位330°、角度-20°、進(jìn)尺52 m，在30 m處出水，鉆桿未拔出時初始水量15 m3/h，經(jīng)一段時間的放水，累計出水量達(dá)1 008 m3. 出水鉆孔情況見表2，工作面超前鉆探出水鉆孔分布見圖1.

表2 出水鉆孔情況表

圖1 工作面超前鉆探出水鉆孔分布圖

4 水化學(xué)分析情況

為判斷出水水源，采集各出水鉆孔水樣進(jìn)行了水化學(xué)分析，同時采集了井田內(nèi)水源井ZS3(水源井抽水層位為奧灰水)水質(zhì)進(jìn)行檢測分析對比，水化學(xué)分析成分見表3，表4.

表3 鉆孔出水水化學(xué)分析表

表4 ZS3水源井水化學(xué)分析表

5 探掘?qū)Ρ惹闆r

4個出水鉆孔無水流出后，工作面進(jìn)行了正常的掘進(jìn)，在掘進(jìn)至16.5 m時，在巷道左幫可見寬度約1 cm，延伸長度約1.5 m的煤層裂隙，裂隙位于巷道左幫的中間，與頂?shù)装逍苯?，夾角約70°，裂隙中無充填物，未見出水情況，其余段掘進(jìn)時未發(fā)現(xiàn)異常。

6 出水水源分析

1) 0102鉆孔分析評價。

地質(zhì)鉆孔0102終孔層位為C3t，鉆孔位于二水平輔助運輸大巷東側(cè)約36 m處，根據(jù)0102鉆孔柱狀圖及簡易水文觀測得知，該鉆孔在鉆探過程中此段漿液消耗量變大，推測此段處煤層及砂巖裂隙較發(fā)育，且13#煤層底板下11 m處為厚約14.5 m的泥灰?guī)r及含礫粗砂巖，含水性較好，可見裂隙具有一定的儲水、導(dǎo)水條件。

2) 煤系地層砂巖裂隙含水層分析評價。

a) 據(jù)工作面相鄰東側(cè)二水平皮帶、回風(fēng)大巷收集的煤層頂板標(biāo)高資料分析，該塊段類似于向斜構(gòu)造，煤系地層具備儲水條件，且兩巷掘進(jìn)至該塊段期間，頂板淋水較大。

b) 13#煤層上覆中粗粒砂巖及下覆含礫粗砂巖屬承壓含水層，但中粗粒砂巖的含水及導(dǎo)水性較含礫粗砂巖弱。

c) 超前探測鉆孔累計放水量達(dá)1 008 m3，水量不大，可推測水量逐漸變小直至干涸，推斷煤層及圍巖裂隙所儲的靜水儲量逐漸疏放完畢。

3) 上覆地表嵐漪河分析評價。

工作面上覆地表嵐漪河河床第四系松散沉積層厚50 m左右，富水性好，嵐漪河河床松散沉積層潛水可下滲補給至13#煤煤系地層，推測是超前探測鉆孔出水的間接充水水源。

4) 奧灰水分析評價。

根據(jù)水化學(xué)分析，鉆孔出水的水質(zhì)類型為[HCO3·(SO4)·(Cl)-Mg·Ca)]，水源井的水質(zhì)類型為[HCO3·SO4-Ca·Mg)]，2種水樣中陽離子Ca2+含量差別較大，可判斷2種水源類型不同，可排除超前探測鉆孔出水水源是奧灰水的可能性。

7 結(jié)論及建議

1) 結(jié) 論。

綜合分析評價，超前探測鉆孔出水水源可排除0102鉆孔導(dǎo)水及奧灰突水的可能性；充水水源為13#煤煤系地層砂巖裂隙含水層，砂巖裂隙導(dǎo)通接受下覆厚約14.5 m的泥灰?guī)r及含礫粗砂巖承壓含水層的補給。

2) 建 議。

通過超前鉆探與化探跟進(jìn)的綜合探測方法，對二水平輔助運輸大巷鉆孔出水水源進(jìn)行了推測與論證，使工作面安全正常掘進(jìn)。工作面在后續(xù)掘進(jìn)過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦防治水規(guī)定》，做到“預(yù)測預(yù)報、有掘必探、先探后掘、先治后采”，確保安全生產(chǎn)。

[1] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦防治水規(guī)定[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009：1-2.

[2] 趙金龍,李 靜.二水平輔運大巷及ZS3水源井水質(zhì)檢測分析報告[R].太原：西山煤電水化學(xué)實驗室，2016.

[3] 賈麗春,孔昭通.斜溝煤礦地質(zhì)勘探報告[R].太原：山西省第三地質(zhì)工程勘察院，2008：108-120.

Analysis on Drilling Headwater of Auxiliary Haulage Roadway in Xiegou Coal Mine

AN Xiuzhi

The prevention and control of water in coal mine should adhere to the principles of foreseeing and forecasting, exploration before digging, water treatment first and then mining, and adopts the comprehensive control measures including preventing, blocking, drainage, separating. In the second-level auxiliary transportation roadway of Xiegou coal mine, advanced drilling is carried out during the tunneling process. The maximum water outflow is 15 m3/h, and the accumulated water discharge is 1 008 m3. To judge the water source, water samples are collected for hydrochemistry analysis, combined with the surrounding geological data, and through exploration and comparison, determines the water source is coal-bed strata sandstone fissure water.

Drilling; Water source; Hydrochemistry analysis

2016-05-21

安修智(1985—)，男，山西平遙人，2008年畢業(yè)于河北工程大學(xué)，工程師，主要從事礦井地質(zhì)及水文工作

(E-mail)371570569@qq.com

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1672-0652(2016)07-0032-03