孤島綜放工作面水體探測(cè)及突水危險(xiǎn)性研究

南 華，羅 明，王 帥，Syabilla Rachmadina Cardosh

（1.河南理工大學(xué) 能源科學(xué)與工程學(xué)院，河南 焦作 454000；2.哈密豫新能源產(chǎn)業(yè)研究院，新疆 哈密 839000）

由于煤礦開(kāi)采歷史悠久且水文地質(zhì)條件復(fù)雜性，使得我國(guó)部分廢棄采空區(qū)、老窯存有大量積水。當(dāng)相鄰未開(kāi)采工作面進(jìn)行回采時(shí)，對(duì)采空區(qū)積水區(qū)造成擾動(dòng)后，極易導(dǎo)致不同程度水害事故發(fā)生。自20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，我國(guó)煤礦80%以上水害事故是由老空區(qū)積水潰發(fā)引起[1-2]。以毗鄰河南省的山西省為例，自2001 年發(fā)生較大、重大及特大水害事故比重分別為44.4%、20.0%、6.7%，其中重大事故以上水害事故比例分別為86.9%、91.7%，累計(jì)死亡人數(shù)高達(dá)464 人[3]。通過(guò)對(duì)英國(guó)煤礦突水事故水源分類(lèi)表明，在1851—1970 年，176 起突水事故中因采空區(qū)積水誘發(fā)的災(zāi)害超過(guò)其它突出水源事故總和[4-5]，表明采空區(qū)積水所誘發(fā)的水害事故是重要突水事故水源。因此加強(qiáng)對(duì)礦區(qū)積水的精確探測(cè)和危險(xiǎn)性評(píng)估具有重要理論和實(shí)際價(jià)值。

隨著我國(guó)礦井開(kāi)采深度不斷加大及煤層開(kāi)采地質(zhì)條件的復(fù)雜性，對(duì)老空水精確探測(cè)提出更高要求，同時(shí)引起了更為廣泛的關(guān)注。我國(guó)學(xué)者圍繞老空水進(jìn)行了大量研究，主要集中在以案例或地質(zhì)特征進(jìn)行分類(lèi)的老空水水源、充水通道和積水空間等要素對(duì)老空水水害特征進(jìn)行分析，尤其在探測(cè)積水和探防治理措施方面進(jìn)行了深入研究[6-9]。雖然對(duì)當(dāng)前煤礦老空水的預(yù)防和治理起到一定指導(dǎo)作用，但存在明顯的不足和挑戰(zhàn)：尚未從物探、化探、鉆探及裂隙發(fā)育導(dǎo)水性等多方面構(gòu)成完整的探測(cè)體系進(jìn)行分析，難以對(duì)老空區(qū)水害事故做到精準(zhǔn)探測(cè)。資料表明，濟(jì)煤23101 南部相鄰工作面原為小煤礦，資源整合后，現(xiàn)隸屬于濟(jì)煤三礦并于2017 年9 月關(guān)停，因小煤礦采掘資料缺乏及可能存在不規(guī)范開(kāi)采現(xiàn)象，致使工作面相鄰采空區(qū)積水量及范圍難以確定。為確保23101 孤島綜放工作面順利開(kāi)采，避免發(fā)生突水事故，在回采23101 工作面前有必要明確該工作面和相鄰采空區(qū)積水量及范圍，才能制定與其地質(zhì)水文情況相符的科學(xué)防突水治理和預(yù)防方案。

1 工程背景

濟(jì)源煤業(yè)有限責(zé)任公司（下稱(chēng)濟(jì)煤）部分礦區(qū)是該公司資源兼并重組，其中濟(jì)煤二礦23101 工作面位于濟(jì)源煤田克井井田范圍內(nèi)，井田面積為5.06 km2，核定生產(chǎn)能力為30 萬(wàn)t/a，主要開(kāi)采二1 煤層，煤層平均厚度5.05 m，煤層平均傾角為15°，地勢(shì)北高南低，頂?shù)装寰鶠樘抠|(zhì)泥巖。工作面采用綜采放頂煤工藝開(kāi)采。無(wú)沖擊地壓，礦井水文地質(zhì)條件中等，正常涌水量470 m3/h，最大涌水量560 m3/h。濟(jì)煤23101 工作面運(yùn)輸巷位于-120 m 水平上山東部，東部與濟(jì)聯(lián)煤礦交界，北部與23001 采空區(qū)相鄰，西南為太行斜井，南部為井田邊界，濟(jì)煤23101 孤島工作面工況如圖1。

圖1 濟(jì)煤23101 孤島工作面工況Fig.1 The working condition of Jimei 23101 isolated working face

濟(jì)煤23101 工作面走向長(zhǎng)度為520 m，傾斜長(zhǎng)度Lc為80 m，面積為4.16 m2，23101 相鄰工作面已采掘完畢。由于23101 工作面南部為井田邊界，原小煤窯，因缺乏小煤窯開(kāi)采資料，無(wú)法明確其是否存在越界開(kāi)采及采空區(qū)積水情況，這將威脅到23101 工作面的安全開(kāi)采。

2 孤島工作面覆巖裂隙發(fā)育規(guī)律及充水通道分析

濟(jì)煤三礦地勢(shì)為南高北地，三礦最大涌水量為500 m3/h，當(dāng)前日排水量為380 m3/h，表明該老空區(qū)存有大量積水但積水量不詳。為判定23101 工作面上覆巖層水體及相鄰采空區(qū)不明積水對(duì)23101 工作面開(kāi)采的影響程度，采用水文地質(zhì)數(shù)據(jù)、力學(xué)模型、多種經(jīng)驗(yàn)公式及數(shù)值模擬等方法對(duì)該工作面開(kāi)采擾動(dòng)前后煤層導(dǎo)水?dāng)嗔褞Оl(fā)育高度進(jìn)行研究。

2.1 工作面及相鄰采空區(qū)積水形成機(jī)理

水文地質(zhì)資料表明，礦井位于克井盆地，其東部沁、蟒河區(qū)域分水嶺與礦井南北兩側(cè)東西向山脈構(gòu)成完整地表水流域，蟒河從礦井西部通過(guò)，蟒河水沿河床下滲，但由于距該礦井距離較遠(yuǎn)，對(duì)礦井沒(méi)有影響。含水層主要由沖擊層、大煤頂板砂巖、石炭系灰?guī)r及奧陶系灰?guī)r組成，大煤頂板砂巖和石炭系灰?guī)r水量小且徑流較小。其沖擊層含水層富水性強(qiáng)，雖距離大煤較遠(yuǎn)，但隨采空區(qū)面積的增大，該含水層通過(guò)井筒、采空區(qū)導(dǎo)入井下，可能造成礦井涌水量增加。而奧陶系灰?guī)r含水層依據(jù)河北峰峰礦務(wù)局井下水文觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，該含水層富水性強(qiáng)，目前水位標(biāo)高為+143 m，位于構(gòu)造破碎帶附近。對(duì)于隔水層而言，雖然二1 煤層頂板巖石結(jié)構(gòu)細(xì)膩、裂隙不發(fā)育，具有良好隔水效果，但位于煤層開(kāi)采后的“三帶”影響范圍內(nèi)，隔水層受到開(kāi)采擾動(dòng)影響，隔水層極易破壞，需加強(qiáng)對(duì)其探測(cè)。

充足水源補(bǔ)給是老空水形成的重要前提條件，老空水具有溝通天然充水水源并存儲(chǔ)于采場(chǎng)緩存區(qū)的做且誘發(fā)水害的緩存區(qū)的作用[3]。依據(jù)井下調(diào)查，采空區(qū)的補(bǔ)給水源主要為第四系砂礫石孔隙潛水和基巖風(fēng)化帶裂隙水和煤層頂板大占砂巖裂隙水，而該含水層受到大氣降水補(bǔ)給，其中前者鉆孔單位涌水量最高可達(dá)1.51 L/s，由此可知濟(jì)煤二礦二1 煤層開(kāi)采受到相鄰老空水影響較小。而后者補(bǔ)給水源由于頂板砂巖裂隙含水層地質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞，其裂隙水將可能成為采空區(qū)直接充水水源。而采空區(qū)積水發(fā)生突水事故須具備聯(lián)通充水區(qū)與工作面的充水通道，其中工作面和相鄰采空區(qū)開(kāi)擾動(dòng)后所引起的頂板垮落導(dǎo)水?dāng)嗔褞t可能是主要的充水通道之一，23101孤島綜放工作面開(kāi)采前后和相鄰采空區(qū)頂板垮落導(dǎo)水裂縫帶發(fā)育情況，應(yīng)成為是否形成充水通道的重要研究?jī)?nèi)容。

2.1.1 孤島工作面及相鄰采空區(qū)覆巖斷裂帶計(jì)算

依據(jù)《三下采煤規(guī)程》對(duì)煤層開(kāi)采導(dǎo)水?dāng)嗔褞Ц叨扔?jì)算，如下式[2]：

式中：Hli、Hlii為導(dǎo)水?dāng)嗔褞Ц叨?，m；ΣM 為累計(jì)采厚，m。

濟(jì)煤二礦二1 煤層巖層分布及力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1，由此可得導(dǎo)水?dāng)嗔褞Ц叨劝凑?3101 綜放工作面采高度5 m 計(jì)算。

表1 濟(jì)煤二礦二1 煤層巖層分布及力學(xué)參數(shù)Table 1 Rock distribution and mechanical parameters of Ⅱ-1 coal seam in Jimei No.2 mine

2.1.2 孤島工作面及相鄰采空區(qū)覆巖斷裂帶理論分析

為確定覆巖頂板導(dǎo)水裂隙高度，我國(guó)學(xué)者對(duì)導(dǎo)水?dāng)嗔褞Ц叨冗M(jìn)行了豐富研究[10-12]，有學(xué)者利用板殼理論和關(guān)鍵層理論構(gòu)建導(dǎo)水?dāng)嗔褞Оl(fā)育高度計(jì)算力學(xué)模型[13-14]，模型依據(jù)組合梁理論確定各堅(jiān)硬巖層上覆荷載位置，應(yīng)用板殼理論對(duì)堅(jiān)硬巖層開(kāi)采中所承受極限斷裂情況進(jìn)行分析，當(dāng)臨界載荷和極限位移超過(guò)堅(jiān)硬巖層上覆載荷及自由空間高度時(shí)，斷裂帶停止發(fā)育，便可確定斷裂帶高度位置。

式中：Z 為巖層巖層垂直方向上自由空間距離，m；M 為采高，m；hj為該巖體第j 層巖層厚度，m；ηj為巖體第j 層巖層膨脹系數(shù)。

根據(jù)濟(jì)煤二礦地質(zhì)條件測(cè)得，其平均殘余膨脹系數(shù)為1.526，以表1 濟(jì)煤二礦二1 煤層實(shí)測(cè)巖層分布及力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，23101 工作面及相鄰采空區(qū)導(dǎo)水?dāng)嗔褞Ц叨扔?jì)算見(jiàn)表2。

表2 23101 工作面及相鄰采空區(qū)導(dǎo)水?dāng)嗔褞Ц叨扔?jì)算Table 2 Calculation of the height of water-conducting fissure zone in 23101 working face and adjacent mining area

2.1.3 孤島工作面及相鄰采空區(qū)覆巖斷裂帶數(shù)值分析采用3DEC 數(shù)值模擬軟件建立濟(jì)煤23101 孤島

工作面及相鄰工作面模型，模擬獲得孤島工作面與相鄰工作面導(dǎo)水?dāng)嗔褞Оl(fā)育高度。模型尺寸為：360 m×220 m×20 m，煤層傾角為14.5°，下方23001 工作面傾向長(zhǎng)度為82 m，濟(jì)煤三礦21051 小煤窯工作面傾向長(zhǎng)度為85 m，且位于23101 回采工作面南部預(yù)留煤柱寬度Ld為30 m，由于各工作面回采高度差異較小，故各煤層模擬采高均采用5.0 m 進(jìn)行模擬。對(duì)23001 工作面和21051 工作面進(jìn)行回采，得到回采最大導(dǎo)水?dāng)嗔褞Оl(fā)育高度分別為61.12、59.09 m，由于23101 工作面回采受到23001 工作面采動(dòng)影響，其裂隙發(fā)育高度為67.17 m。23101 孤島工作面及相鄰工作面回采前后頂板破壞范圍如圖2。

圖2 23101 孤島工作面及相鄰工作面回采前后頂板破壞范圍Fig.2 The range of roof damage before and after mining of 23101 isolated workings and adjacent working face

2.2 孤島工作面及相鄰采空區(qū)覆巖裂隙貫通性分析

明確相鄰工作面與孤島工作面覆巖導(dǎo)水裂隙是否貫通，是確定孤島工作面是否存在補(bǔ)給水源的關(guān)鍵。因23101 工作面南高北低且21051 工作面已經(jīng)確定存在大量老空水，若21051 工作面導(dǎo)水?dāng)嗔褞c受到采掘擾動(dòng)影響下的23101 工作面導(dǎo)水?dāng)嗔褞нM(jìn)行貫通，則21051 工作面老空水將通過(guò)導(dǎo)水?dāng)嗔褞?yán)重威脅到23101 工作面的開(kāi)采。

為有效保障23101 孤島工作面生產(chǎn)安全性，取理論、經(jīng)驗(yàn)及數(shù)值模擬中最大斷裂帶高度進(jìn)行計(jì)算，即23001 工作面為81.69 m，21051 工作面為80.08 m。23001 工作面與21051 工作面頂板導(dǎo)水裂隙擴(kuò)展如圖3。

圖3 23001 工作面與21051 工作面頂板導(dǎo)水裂隙擴(kuò)展Fig.3 23001 Working face and 21051 working face roof water conducting fissure expansion

依據(jù)式（6），可得到23001 工作面斷裂帶的影響半徑RB為：

式中：Hq為23001 工作面導(dǎo)水?dāng)嗔褞Ц叨?，m；γ為上山移動(dòng)角，（°），取70°。

RB、RC、RD分別為23001、21051 工作面斷裂帶的影響半徑。計(jì)算得：RB=29.73 m，RD=24.33 m。由于RB+RD=54.06 m＜Lc+Ld，可知在21051 工作面積水區(qū)高度內(nèi)，23001 工作面回采后頂板裂隙與21051 工作面采空區(qū)頂板導(dǎo)水裂隙并不貫通，因此23101 工作面未回采前，21051 工作面老空積水不會(huì)涌入到23101 工作面上下平巷。

當(dāng)23101 工作面回采結(jié)束后，其頂板裂隙發(fā)育帶將擴(kuò)展至與21051 工作面老空區(qū)頂板斷裂帶發(fā)生交叉。據(jù)此可計(jì)算出Hf=49.5 m，He=46 m，Lf=18 m及Le=11.5 m，其中Hf為23101 回風(fēng)巷上幫頂板到裂隙交叉處的垂直高度，He為老空區(qū)與煤柱邊界頂板到裂隙交叉處垂直高度，Lf為裂隙交叉點(diǎn)到23101 回風(fēng)巷上幫頂板的水平距離，Le為裂隙交叉點(diǎn)到老空區(qū)與隔水煤柱邊界的水平距離。通過(guò)計(jì)算表明，由于Lf+Le=29.5 m，這與目前Ld預(yù)留最窄寬度30 m 距離相近，因此21051 工作面的老空水可能將在23101 工作面回采過(guò)程中產(chǎn)生的導(dǎo)水?dāng)嗔褞Оl(fā)生貫通后威脅到其安全回采。

3 孤島綜放工作面水體特征研究

3.1 瞬變電磁探測(cè)水體區(qū)間位置分布規(guī)律

瞬變電磁探測(cè)技術(shù)由于其對(duì)低阻體敏感特性，成為探測(cè)含水層及富水性、構(gòu)造及含水情況、老空水及積水量的主要手段[15-18]。為準(zhǔn)確探明23101 工作面及相鄰采區(qū)的積水范圍，通過(guò)查閱礦區(qū)相關(guān)資料及采用地表和井下物探相結(jié)合的方法，準(zhǔn)確探明23101 工作面積水范圍和積水量，尤其探明兼并前小煤窯21051 工作面是否存在越界開(kāi)采現(xiàn)象，為進(jìn)一步研究預(yù)留煤柱寬度范圍合理性及保證23101 工作面安全回采提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

3.1.1 地表瞬變電磁探測(cè)布置及結(jié)果分析

依據(jù)《三下采煤規(guī)程》要求及23101 工作面現(xiàn)場(chǎng)涌水點(diǎn)情況，在23101 孤島工作面上方傾向方向影響半徑70 m 的范圍確定為探測(cè)邊界，為增強(qiáng)探測(cè)準(zhǔn)確性，向外以延申30 m 范圍對(duì)邊界進(jìn)行擴(kuò)大探測(cè)，沿23101 工作面上巷為正方向，并以下巷為起點(diǎn)，同時(shí)以上巷100 m 以外為邊界，以30 m×20 m的網(wǎng)度進(jìn)行勘探，累計(jì)地表瞬變電磁探測(cè)勘察面積為0.13 km2。

瞬變電磁探測(cè)確定了7 個(gè)頂板富水區(qū)，分別是推測(cè)低阻異常區(qū)1～低阻異常區(qū)7，主要分布在勘查區(qū)的東部和東南部，推測(cè)低阻異常區(qū)3 主要受老采空區(qū)影響所致。從低阻異常區(qū)發(fā)育范圍大小分析，低阻異常主要分布在距離煤層上10～30 m 范圍內(nèi)。煤層頂板上40 m 和50 m 低阻異常區(qū)面積減小或消失，低阻異常區(qū)6 在40 m 和50 m 位置基本消失。此外推測(cè)異常區(qū)1、低阻異常區(qū)2、低阻異常區(qū)3 的含水量大約為37 576、21 937、31 659 m3，通過(guò)積水量與異常區(qū)所處位置判斷，低阻異常區(qū)1、低阻異常區(qū)2、低阻異常區(qū)3 可能將對(duì)23101 工作面安全回采產(chǎn)生較為嚴(yán)重影響。由低阻異常區(qū)3 可知推測(cè)原小煤窯的濟(jì)煤三礦21051 工作面并未發(fā)現(xiàn)越界開(kāi)采現(xiàn)象，預(yù)留最窄煤柱寬度可達(dá)30 m?？辈閰^(qū)二1 煤層頂板砂巖富水性分布示意圖如圖4。

圖4 勘查區(qū)二1 煤層頂板砂巖富水性分布示意圖Fig .4 Schematic diagram of the water-rich distribution of the roof sandstone of Ⅱ1 coal seam in exploration area

3.1.2 井下瞬變電磁探測(cè)驗(yàn)證

采用井下瞬變電磁探測(cè)技術(shù)在23101 運(yùn)輸巷開(kāi)切眼處開(kāi)始進(jìn)行探測(cè)，累計(jì)完成側(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度為2 080 m，同一位置上分別進(jìn)行15°、30°、45°、60°傾角方向探測(cè)，探測(cè)距離間距為10 m。井下不同傾斜角瞬變電阻率探測(cè)結(jié)果剖面如圖5。

圖5 井下不同傾斜角瞬變電阻率探測(cè)結(jié)果剖面Fig.5 Transient resistivity detection results profile at different inclination angles of downhole

由圖5 可知，該低阻區(qū)呈現(xiàn)零散分布狀態(tài)，其中與濟(jì)煤三礦21051 工作面邊界呈現(xiàn)明顯的平行線(xiàn)，由此表明23101 工作面南部防水煤柱對(duì)于21051 工作面老空區(qū)積水起到良好的阻隔作用，同時(shí)表明23101 工作面尚未回采前，23101 工作面與老空區(qū)21051 工作面采動(dòng)裂隙并未發(fā)生貫通，這與上文研究貫通性結(jié)果相符。通過(guò)對(duì)井下與地表瞬變電磁探測(cè)結(jié)果對(duì)比，兩者在23101 工作面上方所探測(cè)低阻區(qū)基本重合，由此驗(yàn)證地表瞬變電磁探測(cè)結(jié)果的真實(shí)性，即23101 工作面上方積水主要存在X1-1、X1-2、X1-3、X1-4 處低阻區(qū)，其中X1-1、X1-2、X1-3 低阻區(qū)與井下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際頂板滴淋水位置基本吻合。綜上所述，通過(guò)井下瞬變電磁探測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果對(duì)比地表瞬變電磁探測(cè)結(jié)果基本吻合，因此瞬變電磁探測(cè)結(jié)果具有較高的可信度，可成為鉆探放水重要參考依據(jù)。

3.2 化學(xué)檢驗(yàn)及分析

采用化學(xué)檢驗(yàn)探測(cè)方法，判別23101 回風(fēng)巷、運(yùn)輸巷與灰?guī)r水等多處水樣進(jìn)行化驗(yàn)，確定當(dāng)前23101 工作面頂板淋水點(diǎn)水質(zhì)特征，為后期鉆放水提供重要的設(shè)計(jì)依據(jù)。

采用全分析水質(zhì)分析法[19-21]，對(duì)酸堿性，鈣、鎂、鈉離子，硫酸根、碳酸根等離子及氣味、渾濁度等進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明，其水質(zhì)化驗(yàn)中不含有各種鐵（Fe2+、Fe3+）離子，其pH 值均大于8.0；此外其中HCO3-含量高達(dá)428.42 mg/L, SO42-含量為125.26 mg/L，以上化驗(yàn)結(jié)果與酸性老空水特征為pH 值小于7，且呈現(xiàn)酸性，陰離子HCO3-大幅度減少，SO42-含量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，陽(yáng)離子中鈣、鎂離子含量特征與SO4、Ca·Mg 型酸性老空水特征不符。此外工作面下巷正常出水點(diǎn)和上巷涌水點(diǎn)同灰?guī)r水取樣化驗(yàn)結(jié)構(gòu)分析，其相似度較高，3 處水樣中均含有Ca2+、SO42-、Cl-、Mg2+、K+Na+及HCO3-等陰陽(yáng)離子，且其中Ca2+、SO42-及HCO3-離子含量均較高。此外總硬度分別為464.16 mg/L（灰?guī)r水）、449.65 mg/L（下巷正常出水點(diǎn)）、442.39 mg/L（上巷涌水點(diǎn)），上下巷水樣同灰?guī)r水總硬度極為接近。并且其pH 值分別為8.4（灰?guī)r水）、8.5(下巷正常出水點(diǎn)）、8.4（上巷突水點(diǎn)），同樣其pH 值極為接近。同灰?guī)r水對(duì)比，水樣澄清且無(wú)氣味。綜合可判定，23101 工作面下巷正常出水點(diǎn)和上巷涌水點(diǎn)均為頂板裂隙水的可能性較大，但目前無(wú)充分證據(jù)可以排除老空水的可能。

3.3 水體位置鉆探放水反演分析

煤礦防水鉆探技術(shù)因具有準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)探測(cè)和探明不明采空區(qū)的重要手段[22-23]。為驗(yàn)證瞬變電磁探測(cè)水體位置、積水量預(yù)估的準(zhǔn)確性，23101 工作面上方積水為頂板裂隙水而非老空補(bǔ)給水的可能性，采用井下現(xiàn)場(chǎng)鉆探的方法進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，同時(shí)為保障生產(chǎn)安全性，消除隱患，并為后期超前疏排水提供依據(jù)。此外也為進(jìn)一步確認(rèn)濟(jì)煤三礦小煤窯21051 工作面是否存在越界開(kāi)采現(xiàn)象，據(jù)此采用地面鉆探方法進(jìn)行局部探查。

依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》煤礦探放水作業(yè)要求，并針對(duì)上文23101 工作面上方探測(cè)積水情況，為準(zhǔn)確探測(cè)水體位置及保障孤島工作面安全回采。23101工作面超前探放水及煤柱邊界鉆探示意圖如圖6。

圖6 23101 工作面超前探放水及煤柱邊界鉆探示意圖Fig.6 Schematic diagram of advanced water detection and drainage and coal pillar boundary drilling at 23101 working face

將影響23101 工作面安全生產(chǎn)的預(yù)測(cè)低阻區(qū)，主要為低阻異常區(qū)1、異常區(qū)2、異常區(qū)5，因此分別在3 處異常區(qū)超前65 m 處布置超前探放水鉆孔，仰角分別為9.5°、18.5°、26.5°，距水平垂直高度分別為10、20、30 m，其中鉆孔水平夾角β 如圖6 中的低阻異常區(qū)1、異常區(qū)2、異常區(qū)5。煤柱邊界鉆探以23101 工作面東部終采線(xiàn)為起始點(diǎn)以48 m 間距在預(yù)留煤柱地表進(jìn)行鉆孔，每處鉆孔點(diǎn)向3 個(gè)不同方向角度鉆探，其中1 處為測(cè)量孔，2 處為驗(yàn)證孔。鉆探結(jié)果表明，低阻異常區(qū)1、異常區(qū)2、異常區(qū)5 存在積水，推測(cè)出瞬變電磁探測(cè)23101 工作面上方積水位置的準(zhǔn)確性。同時(shí)對(duì)鉆探排水進(jìn)行取樣化學(xué)檢驗(yàn)分析，其成分同灰?guī)r水的成分相似度達(dá)到91.3%，表明23101 工作面上方積水與上文化學(xué)檢驗(yàn)測(cè)結(jié)果相似性較高，即積水為頂板裂隙水而非老空水補(bǔ)給。預(yù)留煤柱鉆探結(jié)果顯示鉆探取心率為82%且?guī)r心完整，表明23051 工作面老空水并未通過(guò)導(dǎo)水?dāng)嗔褞?duì)23101 工作面頂板積水進(jìn)行補(bǔ)給，并且再次驗(yàn)證濟(jì)煤三礦小煤礦并未對(duì)其21051 工作面邊界預(yù)留煤柱進(jìn)行越界開(kāi)采。

4 結(jié) 語(yǔ)

1）二1 煤覆巖中奧陶系含水層富水性強(qiáng)，在工作面回采擾動(dòng)后受“三帶”范圍影響，原二1 煤隔水層良好的頂板極易受到破壞，可能對(duì)23101 孤島工作面安全回采形成威脅。

2）23001 工作面、23051 老空水工作面及23101孤島工作面最大導(dǎo)水?dāng)嗔褞Оl(fā)育高度平均值分別為58.43、57.31、60.94 m。此外，得出23101 孤島工作面未回采前，其相鄰采空區(qū)并未出現(xiàn)導(dǎo)水裂隙貫通，同時(shí)從理論、數(shù)值模擬角度證明當(dāng)前23101 工作面頂板淋水并未相鄰老空水采區(qū)進(jìn)行補(bǔ)給；當(dāng)23101 工作面回采后，其導(dǎo)水?dāng)嗔褞Э膳c23051 工作面導(dǎo)水?dāng)嗔褞ж炌ǎ?3051 工作面老空水可威脅到23101孤島工作面正常回采。

3）23101 工作面頂板淋水為頂板裂隙水，無(wú)孤島工作面相鄰老空水進(jìn)行補(bǔ)給并確定23101 工作面頂板裂隙水及相鄰老空水工作面積水位置及積水量。此外，得出原濟(jì)煤三礦小煤礦老空水積水區(qū)并該礦未越界回采，預(yù)留煤柱最窄處達(dá)到30 m，其符合《三下采煤規(guī)程》相關(guān)要求。但為保障23101 工作面安全回采及其回采過(guò)程中避免防水煤柱受到老空區(qū)高強(qiáng)度水壓力，而發(fā)生涌水事故的可能性，要對(duì)頂板裂隙水及老空水進(jìn)行超前疏放。

4）綜合運(yùn)用當(dāng)前礦井積水探測(cè)的手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)孤島工作面及不明老空水采區(qū)進(jìn)行精準(zhǔn)探測(cè)，并構(gòu)建地質(zhì)水文質(zhì)料-導(dǎo)水裂隙發(fā)育貫通性-物探-化探-鉆探閉環(huán)型相互佐證探測(cè)分析思路，其研究結(jié)果可適用于同樣復(fù)雜條件下的礦井突水危險(xiǎn)性探測(cè)。