下伏煤層老空水害探放工作新思考

詹紹奇

摘要：西山煤田含煤地層主要為石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）和二疊系下統(tǒng)山西組（P1s），其中二疊系下統(tǒng)可采煤層較多且間距較近。上世紀(jì)八九十年代小窯開采破壞嚴(yán)重，受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平限制，采空區(qū)資料缺失，存在大量的不規(guī)則采空區(qū)。由于時(shí)間久遠(yuǎn)，采空區(qū)內(nèi)存在大量的積水。在開采上覆煤層，受下伏煤層采空區(qū)積水危害嚴(yán)重。本文以山西清徐東于煤礦03304鑒定巷突水事故后開展的防治水工作為例，分析工作面受下伏老空水害防治工作，提出下伏煤層水害防治新思路。

關(guān)鍵詞：下伏；老空；探放

1 概況

1.1 礦井概況

山西清徐東于煤礦位于太原市清徐縣西北8km處，行政區(qū)劃屬于清徐縣東于鎮(zhèn)。批準(zhǔn)開采煤層03-9號(hào)，生產(chǎn)規(guī)模150萬t/a。礦井水文地質(zhì)類型復(fù)雜，主要受老空水害威脅嚴(yán)重。

井田內(nèi)含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）和二疊系下統(tǒng)山西組（P1s），山西組為一套陸相含煤地層，含煤6層，編號(hào)自上而下為03、2、3、4、5上、5號(hào)煤層。目前礦井可采煤層為03、2、4號(hào)煤層。03號(hào)煤層，位于山西組中上部。下距2號(hào)煤層間距平均為8.65m，煤層厚度平均1.68m，屬全井田穩(wěn)定可采煤層。2號(hào)煤層，位于山西組中部，上距03號(hào)煤層間距平均為8.65m，下距4號(hào)煤層間距為平均為9m，煤層厚度平均2.45m，為全井田穩(wěn)定可采煤層。4號(hào)煤層，位于山西組中下部，上距2號(hào)煤層間距平均9m。

1.2 工作面概況

03304鑒定巷工作面位于礦井三采區(qū)東翼，該面西臨三采區(qū)主要系統(tǒng)大巷，東部靠近澤漁河礦，03號(hào)位于山西組中上部，上距K4砂巖14.8m，下距2號(hào)煤層平均間距為6.0m；煤層平均厚度1.7m；煤層結(jié)構(gòu)屬簡(jiǎn)單，全井田穩(wěn)定可采。煤層頂板為泥巖、細(xì)砂巖；底板為細(xì)砂巖。2017年5月22日，03304鑒定巷切眼附近發(fā)生一起底板透水事故，事故造成6人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失約505萬元。

2 事故后探放水情況

2.1 事故概況

03304鑒定巷已施工切眼迎頭位于T22測(cè)點(diǎn)前69.4m，2017年5月22日23點(diǎn)38分，迎頭向后10m處發(fā)生透水事故。經(jīng)事故調(diào)查分析，透水點(diǎn)下方存在原澤漁河煤礦越界開采2煤層非正規(guī)開采老空區(qū)，2煤層距離03#煤層法距約7.5m，屬近距離煤層群。

2.2水文地質(zhì)情況分析

03304切眼沿03煤掘進(jìn)，該煤層為井田內(nèi)首層可采煤層。距上覆二疊系碎屑巖類砂巖裂隙含水層組K4砂巖層14.80m，K4砂巖層富水性弱，采掘過程中以滴、淋形式為主，對(duì)工作面影響較小。煤層下伏的石炭系太原組巖溶裂隙含水層組，由L1、K2、L4、L5 薄層石灰?guī)r組成，距3煤層底板約39.7m，富水性弱。奧陶系巖溶裂隙含水層組距3煤層底板約159.7m，根據(jù)《奧灰水帶壓開采評(píng)價(jià)報(bào)告》，井田內(nèi)奧陶系灰?guī)r溶裂隙水位標(biāo)高為773-820m。切眼底板標(biāo)高690-700m，經(jīng)計(jì)算本工作面03號(hào)煤層的突水系數(shù)T為：0.02 MPa/m，突水系數(shù)小于0.06MPa/m，發(fā)生奧灰水突水的危險(xiǎn)性較小。

本面最大的水害威脅主要來自切眼東部的原澤漁河礦超層越界開采的不規(guī)則采空區(qū)積水。通過“5.22”水害事故分析，原澤漁河礦2煤存在越界開采，且2煤老空區(qū)積聚了大量的積水，當(dāng)03煤層底板遭到破壞，采空區(qū)水壓達(dá)到一定程度時(shí)，極易擊穿底板，造成透水事故。目前03304切眼“5.22”事故透水點(diǎn)底部仍有積水，切眼以西工作面內(nèi)2#煤層老巷及積水情況不清。

2.3探放水工作

2.3.1 探放水孔設(shè)計(jì)

鉆孔布置在鑒定巷自切眼撥門口向外100m位置，探查范圍為工作面內(nèi)縱深100m內(nèi)的下方2煤層賦存情況，鉆孔止煤位置至下一個(gè)鉆孔見煤位置間距3m控制；共設(shè)計(jì)施工鉆孔7個(gè)，工程量317m。鉆孔設(shè)計(jì)見附圖，鉆孔參數(shù)及剖面示意圖見下表及附圖。鉆孔施工過程中地測(cè)科可根據(jù)施工情況，適當(dāng)調(diào)整鉆孔數(shù)量和參數(shù)。

探放水鉆孔結(jié)束后若鉆孔探查下方2煤均為實(shí)體，則向西推20位置為新切眼位置，新切眼施工前還需施工一組相同的鉆孔探查下方2煤層賦存情況和控制巷道兩側(cè)20m范圍內(nèi)的煤層賦存情況，以平面10m布置一組孔，需施工5組鉆孔，以掩護(hù)70m進(jìn)尺為例，每茬鉆孔工程量約1585m，平均每米進(jìn)尺需鉆孔量22.6m。

2.3.2下向鉆孔探查下伏煤層采空區(qū)缺點(diǎn)

現(xiàn)在03304鑒定巷施工的探放水孔均是從03#煤層向下伏2#煤層施工的下向孔，存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：

鉆孔孔口標(biāo)高高于見2煤層采空區(qū)標(biāo)高，采空區(qū)積水很難放出，只能放出比孔口標(biāo)高高的采空區(qū)積水；

鉆孔工程量大，施工工期長(zhǎng)。按照《煤礦防治水規(guī)定》第九十四條第一款之規(guī)定要求探放老空水時(shí)，探水鉆孔成組布置，并在巷道前方的水平面和豎直面內(nèi)呈扇形，鉆孔終孔位置以滿足平距3m為準(zhǔn)，厚煤層內(nèi)各孔終孔的垂距不得超過1.5m。按3m孔間距布置鉆孔，鉆孔工程量大。

巖孔距離長(zhǎng)，下向孔施工困難，每個(gè)孔控制煤層采空情況距離短，采空邊界難以探查。

3 向下伏煤層施工局部巷道工程新思路

3.1探放新思路：施工斜巷至下伏煤層，為順層鉆孔探放水提供空間

以03304鑒定巷為例，選擇透水切眼后退100m位置按-30度施工下山巷道至2#煤層，施工前需進(jìn)行前期探放水工作，鉆孔控制巷道超前距30m，側(cè)幫距20m。

前期施工掩護(hù)下山巷道探放水鉆孔9個(gè)，工程量約450m。下山巷道長(zhǎng)度16.6m，進(jìn)入煤巷5m，巷道工程量共計(jì)21.6m。在探水巷迎頭施工2號(hào)煤層探放水孔3個(gè)，鉆孔量450m，可掩護(hù)03煤層掘進(jìn)120m。平均每米進(jìn)尺約需鉆孔量7.5m。

3.2 施工放水巷優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：探放效果好，能夠準(zhǔn)確探查采空區(qū)邊緣位置；鉆孔工程量少，平均每米進(jìn)尺需鉆孔量7.5m，減少三分之二；煤孔易于施工，且本煤層鉆孔放水效果好；安全可靠，不存在漏探區(qū)域；后期在可以施工抽采鉆孔，為瓦斯治理施工空間。

缺點(diǎn)：需施工巷道工程，巷道按30°下山約需施工21.6米，若按10°下山需施工巷道約60米；巷道本身需進(jìn)行探放水工作，仍需施工下向孔；巷道存在后期管理問題。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局.《煤礦防治水規(guī)定》（國(guó)家安全監(jiān)管總局令第28號(hào)）.

（作者單位：平安煤炭開采工程技術(shù)研究院有限公司）