工作面底板物探異常區(qū)檢驗(yàn)孔施工設(shè)計(jì)及效果評價(jià)

田更午

【摘 要】 針對工作面底板突水問題，本文設(shè)計(jì)、布置了6個檢驗(yàn)鉆孔對工作面底板物探異常區(qū)進(jìn)行驗(yàn)證。同時，對鉆孔進(jìn)行了注漿堵水，降低了工作面底板的突水危險(xiǎn)性。結(jié)果表明，經(jīng)過注漿施工以后，該工作面突水系數(shù)小于0.06MPa/m，基本消除了突水威脅，并建議在回風(fēng)巷設(shè)立臨時水倉，確保工作面回采的安全生產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】 瞬變電磁;物探異常區(qū);檢驗(yàn)孔;工作面底板

【中圖分類號】 TD1 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2019）05-0014-02

隨著探測技術(shù)的發(fā)展，煤礦水害防治技術(shù)有了明顯的提高，在探測富水區(qū)、水源、補(bǔ)給量以及補(bǔ)給通道性質(zhì)等方面取得了很大進(jìn)展。眾多學(xué)者展開了廣泛研究，尹尚先針對煤礦區(qū)突水問題，采用了結(jié)合物探技術(shù)方法，多源信息采集、相關(guān)信息的提取處理技術(shù)，對煤礦突水系統(tǒng)和富水性規(guī)律進(jìn)行研究;常青以寧武煤田焦家寨煤礦52108工作面為研究對象，采用了音頻電穿透、直流電測深和無線電波透視三種物探方法對工作面底板富水性進(jìn)行了探測;時繼虎則基于先進(jìn)的GIS平臺，對礦井水害信息管理進(jìn)行了系統(tǒng)研究。本文以山西某煤礦為研究對象，通過施工設(shè)計(jì)工作面底板物探異常區(qū)的檢驗(yàn)孔，對物探結(jié)果和施工效果進(jìn)行了驗(yàn)證和評價(jià)。

1地質(zhì)概況

1.1礦區(qū)地層與構(gòu)造

山西某煤礦位于山西省長治市，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為300萬t/a，井田面積為32.02km2，東西方向長4560m，南北方向長7862m，主要開采3#煤層。根據(jù)勘探資料和礦井地質(zhì)資料，由老到新依次發(fā)育奧陶系上馬家溝組、峰峰組，石炭系本溪組、太原組，二疊系山西組、下石盒子組，新近系張村組和第四系地層。礦區(qū)位于文王山南斷層和安昌正斷層之間，呈走向NW的單斜構(gòu)造，礦區(qū)內(nèi)褶皺受斷裂影響呈S形，斷裂構(gòu)造發(fā)育，造成礦井地質(zhì)情況復(fù)雜。

1.2水文地質(zhì)概況

礦區(qū)內(nèi)含水層主要為奧陶系中統(tǒng)巖溶裂隙含水層、石炭系太原組薄灰?guī)r含水層、二疊系砂巖裂隙含水層和新生界松散層孔隙含水層。隔水層主要為本溪組隔水層，以黏土泥巖、鋁土泥巖和砂質(zhì)泥巖為主，平均厚度達(dá)到12.01m;下、上石盒子組隔水層則主要以泥巖和砂質(zhì)泥巖為主，平均厚度達(dá)到315.55m;新生界底部隔水層主要由黏土透鏡體組成，結(jié)構(gòu)相對疏松。

1.3工作面概況

在32331工作面回采范圍內(nèi)，地質(zhì)構(gòu)造相對簡單，巷道掘進(jìn)期間未揭露大的地質(zhì)構(gòu)造。32331工作面的直接充水水源來自于其頂板的砂巖裂隙含水層，富水性相對較弱，鉆孔的單位涌水量為0.0105～0.0721L/（sm），對工作面的正常生產(chǎn)影響較小。間接充水水源來自于底板太原組灰?guī)r含水層和奧陶系巖溶裂隙含水層，煤層底板距離太原組含水層約50m，距離奧陶系灰?guī)r含水層約78.2m，根據(jù)礦井鉆孔數(shù)據(jù)顯示，太原組含水層水文標(biāo)高約為+45m。通過計(jì)算可以得出，底板太原組含水層的突水系數(shù)T=0.0288～0.0459MPa/m。

2異常區(qū)檢驗(yàn)孔設(shè)計(jì)方案

根據(jù)32331工作面瞬變電磁探測結(jié)果，在探測區(qū)內(nèi)共探測出異常區(qū)3個（圖1），其中32331工作面低阻M1富水異常區(qū)深度距離巷道底板下50-88m，32331工作面低阻M3富水異常區(qū)深度距離巷道底板下59-85m，32331工作面低阻M3富水異常區(qū)深度距離巷道底板下48-78m。

本次初步設(shè)計(jì)鉆孔6個（圖2），鉆探進(jìn)尺約698m，主要目的為驗(yàn)證32331工作面瞬變電磁探測的底板異常區(qū)結(jié)果，以便能夠進(jìn)一步查明異常區(qū)的水文地質(zhì)情況，為采取疏放、封堵導(dǎo)水通道或注漿加固等加強(qiáng)隔水層強(qiáng)度方法提供依據(jù)，得以確保礦井的安全生產(chǎn)。32331工作面設(shè)計(jì)檢驗(yàn)孔參數(shù)見表1。

3異常區(qū)檢驗(yàn)孔施工效果評價(jià)

施工鉆孔的出水量分析，出水量達(dá)到0-5m3/h的有4個，出水量達(dá)到5-10m3/h的有2個，占總施工鉆孔數(shù)量的33%。由本次注漿情況來看，單孔注漿量最小為0.66t，最大達(dá)到1.02t，平均單孔注漿量達(dá)到0.84t。鉆孔單孔最大出水量與注漿量關(guān)系如圖3所示，單孔出水量和注漿量成正相關(guān)關(guān)系，即單孔出水量越大，所需的注漿量則越大，反之。出水量越小，則需要的注漿量越小。本次對物探異常區(qū)的鉆孔注漿，達(dá)到了對異常區(qū)含水層裂隙有效充填的目的，減少了導(dǎo)水裂隙的出水率，加強(qiáng)了含水層的隔水性能，將其變?yōu)槿鹾畬踊蚋羲畬樱▓D3）。

由32331工作面測得的奧陶系灰?guī)r含水層孔口水壓最大值為1.9MPa，依據(jù)突水系數(shù)計(jì)算公式可以得32331工作面的突水系數(shù)T=0.055MPa/m，小于0.06MPa/m，該計(jì)算結(jié)果表明，經(jīng)過對物探異常區(qū)檢驗(yàn)孔的注漿施工之后，工作面不再有突水的危險(xiǎn)，可以確保工作面的安全回采。

4結(jié)論

本次針對某煤礦32331工作面底板物探探測出的3個異常區(qū)，設(shè)計(jì)了6個檢驗(yàn)孔，并通過鉆孔注漿堵水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，單孔出水量越大，所需的注漿量則越大，反之，出水量越小，注漿量越小，結(jié)果表明本次注漿效果良好，降低了物探異常區(qū)突水量，消除了異常區(qū)的突水危險(xiǎn)性。

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