煤矿采空区积水量的测定

耿志勇

(山西省晋煤集团 晋圣鸿升煤业有限公司，山西 晋城048000)

0 引言

水害对于矿井的安全生产是一个较大的危害。水害的基本类型上也是不相同的。传统而单一的物探在方法上本身就受到了地质条件和一些自身特点的影响和制约。物探主要的地质勘探任务就是把采空区和平面中的一部分积水的位置加以确定［1］，山西晋煤集团晋圣鸿升煤业有限公司为单独保留矿井，井田面积2.754 4 km2。该矿由于3#、9#煤层埋藏较浅，整合前井田内和周边有许多小煤矿，这些小煤矿多年以来的私挖乱采，形成了许多采空区域，对下组15#煤层的开采形成了一定威胁［1］。

本矿井现已按设计将一采区首采(15101)工作面布置完毕，并按相关规范结合矿井实际，采取主动疏干的方法，对15101 工作面上覆3#、9#煤层采空区积水进行了进行了电透视探测，分析了采空区积水测算的过程和方法，为安全采矿提供了有利保证。

1 工作面上覆采空区积水探放验证施工分析

在15101 工作面共设计上覆采空区积水探放施工钻场14个，每个钻场布置3 个钻孔，工作面运输顺槽为1#～7#钻场，工作面回风顺槽为8#～13#钻场，工作面切眼为14#钻场。对工作面所有出水钻孔出水水量进行了测定，经测定，15101 工作面上覆采空区积水探放钻孔各出水钻孔出水总量为55.808 m3/h。

2 钻探验证上覆采空区、积水区位置的分析确定

为保证设计钻场的有效性，在钻场设计布置前，对15101工作面两顺槽和切眼底板标高进行了测定，并绘制出《15101工作面底板等高线图》(见图1)，结合一采区所布置C1、C3、1-4、2 -1 地质钻孔资料分析(C1、C3 钻孔布置于15101 工作面)，15101 工作面上覆9#、3#煤层区域底板起伏与实测15101工作面底板起伏基本相符，无大变化。由图1 可以看出，15101工作面运输顺槽平均标高为640.008 m，15101 工作面回风顺槽平均标高为647.787 m，两巷平均高差7.779 m，北底南高，倾角3.7168°，一采区回风巷两顺槽开口段间巷道平均标高651.216 m，15101 工作面切眼平均标高639.740 m，东高西低，两巷道平均高差11.476 m，倾角1.22°，15101 工作面运输顺槽相对最低点在该巷道开口向里159 m 处，区段长度107.87 m，15101 工作面回风顺槽相对最低点位置距切眼63. 64 m 处，15101 工作面相对低点位于工作面进切处向南0 -20 m 范围内，三处相对低点为15101 工作面上覆9#、3#煤层区域最易积水点。

图1 工作面底板等高线图

结合已施工钻孔出水形式分析，当人为钻探施工干预至积水区水体后，孔内出水，积水区水体失去其原始平稳状态，经过泄放和观测，如孔内出水水量变化至一定量形成另一种平稳出水状态时，可根据钻孔排放水量记录确定其形成另一种平稳出水状态前的排放水量为上覆此区域积水水量，所排水为上覆此区域采空区积水，之后钻孔出水为上覆此区域补充水，可以判定此区域与附近采空区域相导通，并存在补给水源(此排放水量不计入采空积水排放水量)，工作面回采时，需根据补给水量设计工作面排水系统，确保工作面回采施工安全。如钻孔出水经过泄放和观测，孔内无水继续排出，可以判定孔内所排放水为上覆此区域积水，所排放水量为上覆此区域积水水量(当出水钻孔出水量变小或无水继续排出时，为确定钻孔内是否出现堵孔，观测人员可根据钻孔水量变小时是否有气体汇杂出水涌出，如有汇杂涌出可以确定孔内未堵塞)。如钻孔施工至上覆3#、9#煤层标志层时，遇空孔内未出水，经过观测可结合钻孔施工记录和标高等相关资料判定上覆此区域采空区范围或是否存在积水区域。

3 工作面上覆采空区积水量分析测算

根据钻探验证上覆采空区、积水区面积，选用下列公式估算积水量:

选用公式:Q采=(K．M．F)/cosα(m3)

式中:Q采—各积水区总积水量(m3)

K—充水系数，其中采空区、小窑采空破坏区取0.1

M—采空区的平均采高或煤厚(m)，3#、9#、15#煤层分别取3.22 m、1.25 m、1.81 m

F—采空区积水的投影面积(m2);上覆3#煤层积水投影面积约为:7 791. 594 9 m2、上覆9#煤层积水投影面积约为:18 971.972 9 m2

α—煤层倾角(°)。(3°43')、工作面上覆3#煤层采空积水量计算:

工作面上覆9#煤层采空区积水量计算:

经测算:工作面上覆3#煤采空区积水量约为:2 514.425 3 m3

工作面上覆9#煤采空区积水量约为:2 376.725 41 m3

工作面上覆采空区积水总量约为:4 891.150 71 m3

4 结语

笔者介绍了保证了山西晋煤集团晋圣鸿升煤业有限公司的基本情况，针对煤矿整合前私挖乱采形成的采空区域对煤矿安全造成的威胁，采取主动疏干的方法，进行了电透视探测，分析了采空区积水测算的过程和方法，为安全采矿提供了有利保证。

［1］ 钱鸣高，许家林. 煤炭工业发展面临几个问题的讨论

［J］.采矿与安全工程学报，2006，23(2):1 -6.作者简介: