邢臺(tái)礦25300 采區(qū)開(kāi)掘巷道防治水技術(shù)研究

范談斌

（冀中能源股份有限公司邢臺(tái)礦地質(zhì)測(cè)量科，河北 邢臺(tái) 054000）

一、采區(qū)概況

25300 采區(qū)位于邢臺(tái)礦西風(fēng)井東北，工業(yè)廣場(chǎng)東南部，為-320 水平以下深部5#煤新開(kāi)采區(qū)。井下位置東以F29 斷層為界，南到-340m 等高線，西到f5-3 斷層，北到-320 西大巷。25300 采區(qū)開(kāi)采上限標(biāo)高為-220m、下限-560m，地面標(biāo)高86.5m～91.1m。采區(qū)走向長(zhǎng)度2200m，傾向長(zhǎng)度1550m，面積3402800m2。25300 采區(qū)范圍內(nèi)5#煤地質(zhì)儲(chǔ)量829.72 萬(wàn)噸。25300 采區(qū)共有地面勘探鉆孔27 個(gè)，大青水文孔7 個(gè)。

二、采區(qū)上山概況

25300 采區(qū)軌道上山與25300 采區(qū)運(yùn)輸上山平行貫穿25300 采區(qū)中部，兩條上山巷道間距55m。25300 兩條上山上部為22300 采區(qū)軌道上山、運(yùn)輸上山。25300 采區(qū)兩條上山從下段聯(lián)絡(luò)巷野青灰?guī)r層位開(kāi)口，巷道開(kāi)采標(biāo)高位于-400m～-510m，25300 軌道上山設(shè)計(jì)長(zhǎng)度837m，運(yùn)輸上山設(shè)計(jì)長(zhǎng)度884m。

三、水文地質(zhì)簡(jiǎn)介

25300 采區(qū)兩條上山水文地質(zhì)條件相對(duì)較清楚，斷層構(gòu)造發(fā)育清楚，該地區(qū)下距奧灰含水層113.67m～126.81m，下距大青灰?guī)r含水層72.08-76.21m，下距伏青灰?guī)r含水層29.84m～31.45m。該采區(qū)伏青灰?guī)r、大青灰?guī)r出水水量較小，富水性弱，屬弱含水層。奧灰含水層的單位涌水量最小為0.693 L/m·s，最大為6.015 L/m·s，富水性很好，為主要威脅水源。

25300 采區(qū)內(nèi)落差比較大的斷層有三條，分別為F10、F13、f Ⅱ3-5-1 斷層，且該采區(qū)兩條上山掘進(jìn)時(shí)必然會(huì)揭露。F10 斷層位于25300 采區(qū)北部，為一正斷層，走向N20°、傾向110°、傾角70°。該斷層在25300 采區(qū)北部落差較大，落差40m，往南斷層落差逐漸減小并殲滅，落差0m～15m。該斷層在25300 采區(qū)上部7103 探巷及切眼、7103 下探巷及切眼、7600 運(yùn)輸上山均揭露，未見(jiàn)出水現(xiàn)象。分析F10 斷層在25300 采區(qū)不導(dǎo)水。

F13 斷層位于25300 采區(qū)東部，呈南北方向橫穿整個(gè)采區(qū)。該斷層為正斷層，走向N25°、傾角57°，落差32m。該斷層在25300 采區(qū)上部22319 運(yùn)料巷及探巷、22300 運(yùn)矸上山、22100 皮帶巷、22210 出煤通道、7608 運(yùn)料巷及探巷均揭露，未見(jiàn)出水現(xiàn)象。分析F13 斷層在25300 采區(qū)不導(dǎo)水。

f Ⅱ3-5-1 斷層位于25300 采區(qū)中部，呈南北方向橫穿整個(gè)采區(qū)。該斷層為正斷層，走向N121°、傾向28°、傾角65°，落差24m，往南斷層落差逐漸減小并殲滅。該斷層在25300 采區(qū)上部22317 運(yùn)料巷及探巷、22300 探巷、22300 軌道上山均揭露，未見(jiàn)出水現(xiàn)象。分析f Ⅱ3-5-1 斷層在25300 采區(qū)不導(dǎo)水。

該三條斷層在25300 采區(qū)上部2#煤開(kāi)采范圍內(nèi)為不導(dǎo)（含）水?dāng)鄬樱S著開(kāi)采深度的增加，底板承受的奧灰水壓值逐漸變大，不排除在該區(qū)5#煤開(kāi)采時(shí)斷層導(dǎo)水的可能，因此要加強(qiáng)對(duì)F10、F13、f Ⅱ3-5-1 斷層導(dǎo)（含）水性的探查。

四、防治水思路及技術(shù)路線

針對(duì)邢臺(tái)礦25300 采區(qū)5#煤復(fù)雜的水文地質(zhì)條件，制定25300 采區(qū)綜合防治水技術(shù)方案，根據(jù)25300 采區(qū)水文地質(zhì)條件，編制了《25300 采區(qū)5#煤開(kāi)采水文地質(zhì)條件評(píng)價(jià)及防治水安全技術(shù)措施》及《25300 采區(qū)準(zhǔn)備巷道水文地質(zhì)條件分析報(bào)告》等相關(guān)報(bào)告，用來(lái)指導(dǎo)25300 采區(qū)防治水工作。

5#煤開(kāi)采防治水思路為：以頂板威脅水源預(yù)疏放，底板威脅水源預(yù)注漿切斷水力聯(lián)系為防治水思路，堅(jiān)持物探與鉆探相結(jié)合的原則，查明斷層、陷落柱、頂?shù)装搴畬拥入[伏構(gòu)造含導(dǎo)水性并進(jìn)行注漿加固，確保工作面安全開(kāi)采。

圖1 防治水技術(shù)路線圖

技術(shù)路線為：首先，巷道掘進(jìn)期間采用底板超前鉆探及直流電法對(duì)巷道前方進(jìn)行導(dǎo)（含）水構(gòu)造及異常區(qū)探測(cè)并針對(duì)其進(jìn)行注漿加固處理，其次，對(duì)巷道頂板野青灰?guī)r水進(jìn)行疏放，消除頂板水威脅，保證巷道安全掘進(jìn)；最后，在對(duì)25300采區(qū)上山掘進(jìn)前方斷層進(jìn)行導(dǎo)含水性探查及注漿治理，保證巷道安全通過(guò)。

五、25300 采區(qū)上山綜合防治水技術(shù)方案實(shí)施

根據(jù)邢臺(tái)礦25300 采區(qū)復(fù)雜水文地質(zhì)條件，制定25300 采區(qū)上山綜合防治水技術(shù)方案并實(shí)施。該技術(shù)實(shí)施共施工底板超前鉆63 個(gè)，累計(jì)進(jìn)尺8265m，累計(jì)注漿量56.9 噸；施工頂板野青灰?guī)r含水層錨索放水孔50 個(gè)，共計(jì)783m；探查與治理f Ⅱ3-5-1、f Ⅱ3-13、F10 三條斷層，共計(jì)30 個(gè)鉆孔，累計(jì)5293m，累計(jì)注漿量37.2 噸。

（一）底板超前鉆探的手段探查及治理

在巷道掘進(jìn)過(guò)程中采區(qū)底板超前鉆探連續(xù)探查手段探查巷道掘進(jìn)前方底板是否存在較大導(dǎo)（含）水構(gòu)造，并對(duì)巷道底板進(jìn)行注漿加固處理。25300 采區(qū)上山在掘進(jìn)過(guò)程中，共施工7 個(gè)階段底板超前鉆，累計(jì)63 個(gè)孔，工程量共計(jì)8265m，每階段施工完成后，留足30m 超前距，到該位置后進(jìn)行下次探測(cè)。

25300 采區(qū)上山底板鉆探布置示意圖

（二）直流電法探測(cè)巷道掘進(jìn)前方是否存在明顯含水異常區(qū)

在巷道掘進(jìn)過(guò)程中采取直流電法連續(xù)探測(cè)手段，探測(cè)掘進(jìn)前方是否存在明顯的含水異常體，如果存在異常區(qū)，采區(qū)鉆探手段對(duì)其進(jìn)行專(zhuān)門(mén)探查驗(yàn)證并進(jìn)行注漿加固處理。若無(wú)異常留足30m 超前距后在掘進(jìn)。25300 采區(qū)上山掘進(jìn)過(guò)程中，共進(jìn)行38 次直流電法探測(cè)，有效解釋距離3040m。

25300 采區(qū)上山直流電法布置示意圖

（三）對(duì)巷道頂板野青灰?guī)r水進(jìn)行疏放

在25300 采區(qū)上山掘進(jìn)過(guò)程中，野青灰?guī)r弱含水層位于巷道頂板，利用巷道錨索孔定向鉆進(jìn)頂板野青灰?guī)r含水層，對(duì)頂板威脅水源進(jìn)行有效疏放，減少頂板水威脅，保證巷道的正常掘進(jìn)。疏放孔共計(jì)50 個(gè)，累計(jì)783m。

（四）f Ⅱ3-5-1、f Ⅱ3-13、F10 斷層的導(dǎo)（含）水性的探查

探查采區(qū)上山落差較大斷層的f Ⅱ3-5-1、f Ⅱ3-13、F10 斷層導(dǎo)水性并進(jìn)行注漿加固處理切斷與深部含水層的水力聯(lián)系，保證采區(qū)上山開(kāi)掘不受斷層威脅。探查孔共施30個(gè)鉆孔，累計(jì)進(jìn)尺5293m，累計(jì)注漿量37.2噸。

（五）涌水量預(yù)計(jì)及排水系統(tǒng)完善

25300 采區(qū)兩條上山為整個(gè)25300 采區(qū)排水主要巷道，因此該采區(qū)兩條上山排水能力需要考慮到整個(gè)25300 采區(qū)涌水量。根據(jù)《25300 采區(qū)5#煤開(kāi)采水文地質(zhì)條件評(píng)價(jià)》報(bào)告，該采區(qū)正常涌水量94m3/h，最大涌水量127m3/h。25300 采區(qū)上山在掘進(jìn)過(guò)程中主要受野青灰?guī)r水、5#煤系頂?shù)装迳皫r水影響，因此25300 采區(qū)上山開(kāi)掘巷道涌水量預(yù)計(jì)采用集水廊道法計(jì)算得出巷道正常涌水量為30.15 m3/h，根據(jù)25300 采區(qū)最大涌水量與正常涌水量比值為1.35 計(jì)算，最大涌水量為40.7 m3/h。綜合可知，25300 采區(qū)兩條上山最終排水系統(tǒng)能力要求不小于127 m3/h。

25300 采區(qū)兩條上山掘進(jìn)中在巷道一側(cè)需至少安裝一趟6 英寸排水管路，上山掘進(jìn)施工正式排水溝（規(guī)格不小于300mm*300mm），保證到達(dá)排水能力要求。

總結(jié)：針對(duì)邢臺(tái)礦深部5#煤在受多方復(fù)雜地質(zhì)條件水害威脅（斷層、頂?shù)装搴畬拥龋┑那闆r下，首次成功運(yùn)用鉆探物探綜合探查技術(shù)進(jìn)行防治水方面探查及治理。制定專(zhuān)門(mén)的防治水設(shè)計(jì)靈活地應(yīng)用到掘進(jìn)施工過(guò)程中各個(gè)階段。1.采用底板超前鉆探及直流電法對(duì)巷道前方進(jìn)行隱伏導(dǎo)（含）水構(gòu)造及異常區(qū)探測(cè)及注漿加固；2.利用巷道錨索孔定向鉆進(jìn)頂板野青灰?guī)r含水層，對(duì)頂板威脅水源進(jìn)行有效疏放；3.探查采區(qū)上山f Ⅱ3-5-1、f Ⅱ3-13、F10 三條落差較大斷層的導(dǎo)（含）水性并進(jìn)行注漿加固處理切斷與深部含水層的水力聯(lián)系，保證采區(qū)上山開(kāi)掘不受f Ⅱ3-5-1、f Ⅱ3-13、F10 三條斷層威脅。該項(xiàng)目的實(shí)施成功為邢臺(tái)礦以后開(kāi)采復(fù)雜水文地質(zhì)條件下的深部5#煤提供了防治水方面寶貴的成功經(jīng)驗(yàn)。