礦井復雜水情區(qū)域掘進防治水技術探討與應用

張玉松

摘要： 本文通過概括分析已進行和正在進行的北七集中下山復雜區(qū)域防治水工作，通過效果分析，進行規(guī)納、總結，提出下一步的打算及建議，對水情復雜礦井巷道掘進，具有一定的借鑒價值和防治經(jīng)驗。

Abstract： This paper summarizes the prevention and treatment work of water in the complicated and down-hill complex area of Beiqi that has been carried out and is going on. According to the result analysis and the regulation and conclusion， the next plan and suggestion are put forward. It has certain reference value for prevention and treatment of water regime complex tunneling.

關鍵詞： 復雜水情；防治技術；探討應用

Key words： complex water regimes；prevention and control technology；exploration and application

中圖分類號：TD745 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）06-0228-02

1 概況

田陳煤礦北七集中下山，包括集中軌道下山和集中運輸下山，兩下山相距30m，長度均為1200m。巷道全部在巖層中施工，周圍均無采掘活動，地面地質鉆孔稀少，地質資料有限。總體來看，地質構造情況較為復雜，尤其中部受尹家洼斷層（落差200～260m）影響較為嚴重。分析認為，巷道在穿過尹家洼斷層時，將揭露或接近侏羅系礫巖、3煤頂板砂巖、三灰等含水層，尤其侏羅系礫巖含水層，由于富水性不均一，富水性強，給巷道施工帶來極大水害威脅，防治水工作異常艱巨，必須高度戒備，嚴排細查，慎之再慎，采取一切可以采取的措施，確保萬無一失，杜絕水害事故發(fā)生。

2 北七采區(qū)水文情況簡介

北七采區(qū)為田陳煤礦下一步生產(chǎn)接續(xù)采區(qū)，采區(qū)范圍北部以井田邊界與金莊礦相鄰，西至劉仙莊斷層，南至3下煤無煤區(qū)，東至3下煤層-800m底板等高線。采區(qū)南北寬約1.5km，東西長5.25km，采區(qū)面積約7.88km2。北七采區(qū)范圍內(nèi)無地表河流存在，自上而下依次發(fā)育有第四系沖積層、侏羅系砂礫巖、3下煤頂板砂巖、三灰、奧灰等含水層。影響北七采區(qū)的主要含水層為3煤頂板砂巖，侏羅糸砂礫巖和奧灰。

目前，北七采區(qū)集中軌道及運輸下山已進入開拓階段，預計各施工550m后將直接穿越尹家洼斷層進入侏羅系中部粉砂巖層位施工。據(jù)鉆探資料分析，該區(qū)域侏羅系底礫巖普遍發(fā)育，施工層位下距侏羅系底礫巖27～50m，侏羅系底礫巖推測厚度為60m，尹家洼斷層為高角度正斷層，導水性不明。施工過程中，將直接受到尹家洼斷層及侏羅系礫巖水威脅。因此，集軌、集運開拓期間，尹家洼斷層水及侏羅系礫巖水將成為影響防治水安全的最主要水害威脅。尹家洼斷層的影響主要表現(xiàn)在縮小了巷道與上下含水層間距，加大了防治水工作難度，另外，斷層位置及斷層要素尚未徹底查明，下山施工段極有可能與侏羅系礫巖對口接觸，或者與底礫巖間距縮小，當尹家洼斷層落差小于200m時，將直接受到侏羅系底礫巖底板突水威脅。并且從多個侏羅系粉砂巖段鉆孔漏水情況分析，侏羅系粉砂巖具有一定的含水能力，存在侏羅系底礫巖越流補給的可能性。

3 復雜水情區(qū)域前期基本調(diào)查與分析

鑒于田陳煤礦北七防治水工作的重要性、復雜性和艱巨性，技術人員提前做了大量卓有成效的準備，為工作的開展做了大量堅實良好的基礎工作，為田陳煤礦北七總體防治水布局提供了有力支持和保障。

①防治水方案設計：地質防治水技術人員搜集、整理、分析、研究北七采區(qū)水文資料和參數(shù)，繪制了集中下山預測平、剖面圖以及侏羅砂巖、礫巖、3煤頂砂等值線圖等，編制了大量分析數(shù)據(jù)和表格，反復修改完善綜合防治水方案，數(shù)易其稿；

②組織專家論證：專門組織防治水專家對北七采區(qū)防治水方案進行了論證，認為方案的治理和預防措施是得當?shù)?，根?jù)專家組補充意見，我們對方案重新進行了修改補充；

③周邊煤礦調(diào)查：為摸清侏羅系礫巖富水規(guī)律以及對安全生產(chǎn)的危害程度，充分吸取借鑒兄弟煤礦在防治侏羅礫巖突水方面的經(jīng)驗教訓，為北七防治水方案的制定提供參考依據(jù)，我們先后對周邊多個煤礦進行了實地調(diào)查，取得了許多重要的技術資料；

④施工防水閘門：完成北七集軌、集運兩道防水閘門的施工安裝，經(jīng)驗收合格，費用300多萬元；

⑤購買探水鉆機：出資35萬元，購買坑道長距離探水鉆機一臺，配合已有的兩臺TXU-150鉆機以完成井下探放水任務；

⑥地面鉆探：先后在北七采區(qū)施工地面鉆孔19個，其中風筒檢查孔一個，水文孔三個（兩個礫巖長觀孔），工程量15767m，取得了許多重要的地質水文參數(shù)；

⑦地面三維物探：進行了地面三維物探，面積4km2，查清了部分地質構造和煤層賦存情況，為北七總體布局提供了有力支持。

4 采取的措施和效果分析

以下幾項方法措施都經(jīng)過了多次研究，反復論證，認為切實可行，合適有效，有力地保證了北七集中下山的掘進安全。

①井下鉆探：先后在集軌下山施工探放水鉆孔5個，工程量869m，探明了尹家洼斷層位置北移，確保了下山施工安全；下一步，預計施工探放水鉆孔10～20個，工程量2000～4000m，進一步探清尹家洼斷層位置，對礫巖和構造水和水情進行探測和疏放；

②井下物探：與中國礦大合作，在集軌下山已完成瞬變電磁法探測水工程兩次，預計完成五次，總工程量1400m，費用20萬元，每次查清前方100m及上下左右60m范圍內(nèi)賦水情況，配合井下探放水工程，使施工安全更加有保障；endprint

③地面補充勘探：計劃施工五個鉆孔，兩個水文孔，三個地質孔，工程量4280m，進一步探明水文地質情況；

④排水管路安裝：在集中下山安裝兩路12.6吋排水管路，進一步增強了防災抗災能力；

⑤加強預測預報：北七防治水工作已納入集團公司行政工作計劃，地測科積極做好隱患排查分析和預測預報，及時匯總上報，給領導層提供決策依據(jù)。

5 下一步采取的措施和重點解決的問題

目前，正在逐漸接近尹家洼斷層，但由于其位置和產(chǎn)狀至今沒有得到徹底查明，我們面臨的水害威脅極為嚴峻和復雜，防治水工作和探放水任務更加艱巨。幾點參考建議：

①提高認識，加強戒備，充分做好水情水害預測預報工作，加強出水征兆觀測，進一步搞好研究分析，及時下發(fā)水害通知單；

②進一步完善北七防治水應急處置預案，時刻處于防大水出大水的臨戰(zhàn)狀態(tài)；

③加快-370、-547水倉擴容進度，增加相應的水泵和排水管路，提高防災抗災能力；

④集中下山一旦到位，立即施工-640水倉、泵房及相應的排水設施，滿足下山施工安全；

⑤及時進行礦井防避水災演習，讓每一個井下職工了解、掌握井下防避水知識，防患于未然；

⑥按時進行防水閘門的關閉試驗和檢修，每年不少于兩次；

⑦繼續(xù)進行地面補勘和井下探放水鉆探，并結合先進的瞬變電磁法等物探手段，進行立體勘探，綜合分析，重點查明礫巖富水性、斷層導水性及含水層間的水力關系等水文地質參數(shù)，為防治水工作提供準確可靠的基礎資料；

⑧嚴格執(zhí)行“有疑必探、先探后掘”的探放水方針，吸取金莊礦突水淹井事故教訓，堅決杜絕突水淹井事故發(fā)生，為北七開拓保駕護航。

6 階段性評價

通過采取上述綜合防治水措施，初步探明了尹家洼斷層位置和走向，施工的部分探放水鉆孔也發(fā)揮了應有的作用，累計放出水量4600m3，水害威脅大大減輕。采用瞬變電磁物探，邊探邊掘，施工安全有了充分保障。水倉擴容、完善排水系統(tǒng)、保持水閘門完好極大提高了礦井防災避災能力。后續(xù)進行的地面補勘工程施工也必將提高我們對該區(qū)域地質條件和水文地質條件的認識。總之，只要正確面對，措施得當，多措并舉，就一定能夠消除水害威脅，實現(xiàn)防治水安全。

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