斜沟煤矿辅助运输大巷钻孔出水水源分析

安修智

(山西西山晋兴能源有限责任公司 生产技术部，山西 太原 030053)



·试验研究·

斜沟煤矿辅助运输大巷钻孔出水水源分析

安修智

(山西西山晋兴能源有限责任公司 生产技术部，山西 太原 030053)

《煤矿防治水规定》防治水工作应当坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施。斜沟煤矿二水平辅助运输大巷在掘进过程中实行了超前钻探，钻探过程中钻孔有出水现象，出水量最大值达15 m3/h，累计放水量共计1 008 m3，为判断出水来源，采集各个出水钻孔的水样进行水化学分析，结合周边已知地质资料，并经过探掘对比，判断出水来源是煤系地层砂岩裂隙水。

钻孔；出水水源；水化学分析

1 井田概况

斜沟煤矿属于河东煤田，地处山西省兴县县城北直距20 km处，井口区隶属于兴县魏家滩镇。井田分为一水平与二水平两个水平开采，一水平主采8#煤层，8#煤层位于二叠系山西组，平均厚度4.8 m；二水平主采13#煤层，13#煤层位于石炭系太原组，平均厚度13.88 m，8#煤层与13#煤层平均层间距为68 m，井田内奥灰水水位标高为+850～+854 m.

二水平辅助运输大巷位于13#煤层中，0°方位掘进，属于开拓巷道，主要用于二水平辅助的运人运料，巷道高度4 m，顶煤厚度3 m，巷道底板底煤6 m，巷道煤层底板标高为+623 m，巷道带压掘进。

2 工作面水文地质概况

二水平辅助运输大巷工作面煤层为一走向近南北倾向西的单斜构造，煤层倾角平均9°，工作面东部为新开拓的二水平皮带、回风大巷，巷道之间平均间隔为35 m，掘进均超前于二水平辅助运输大巷，西部为实煤区。

工作面上覆地表属岚漪河河床，盖山厚度为315 m；上覆顶板砂岩裂隙含水层富水性较弱，煤层底板标高为+623 m，带压值2.31 MPa，底板隔水层厚度约48 m，突水系数为0.048 MPa/m；0102地质钻孔位于巷道东侧约36 m处，终孔层位为C3t，孔底上距13#煤底板约25 m，封孔质量合格。

根据《煤矿防治水规定》，防治水工作应当坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则，采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施。二水平辅助运输大巷正在掘进，且掘进过程中严格执行有掘必探的措施，根据工作面水文地质及邻近工作面已掘揭露的水文地质情况，工作面超前钻探120 m，有效掘进距离90 m，剩余30 m的保护煤柱，超前钻探设计3个钻孔，设计钻孔参数见表1.

表1 设计钻孔参数表

3 工作面超前钻探情况

按照钻孔设计参数，工作面实施有掘必探，1#钻孔在钻探至61 m时出现涌水现象，水质无色清澈透明，但有臭鸡蛋气味，涌水量约8 m3/h.施工2#钻孔时，出现少量渗水，随停钻。由于工作面四周均为实煤区，未形成采空区，故制定了工作面专门探放水设计，设计共30个孔，孔径均为75 mm，共有4个钻孔出水量较大，出水钻孔方位330°～360°，角度为0°、-3°、-20°，其中探测煤层底板方向的11#钻孔出水量较大，钻孔参数是方位330°、角度-20°、进尺52 m，在30 m处出水，钻杆未拔出时初始水量15 m3/h，经一段时间的放水，累计出水量达1 008 m3. 出水钻孔情况见表2，工作面超前钻探出水钻孔分布见图1.

表2 出水钻孔情况表

图1 工作面超前钻探出水钻孔分布图

4 水化学分析情况

为判断出水水源，采集各出水钻孔水样进行了水化学分析，同时采集了井田内水源井ZS3(水源井抽水层位为奥灰水)水质进行检测分析对比，水化学分析成分见表3，表4.

表3 钻孔出水水化学分析表

表4 ZS3水源井水化学分析表

5 探掘对比情况

4个出水钻孔无水流出后，工作面进行了正常的掘进，在掘进至16.5 m时，在巷道左帮可见宽度约1 cm，延伸长度约1.5 m的煤层裂隙，裂隙位于巷道左帮的中间，与顶底板斜角，夹角约70°，裂隙中无充填物，未见出水情况，其余段掘进时未发现异常。

6 出水水源分析

1) 0102钻孔分析评价。

地质钻孔0102终孔层位为C3t，钻孔位于二水平辅助运输大巷东侧约36 m处，根据0102钻孔柱状图及简易水文观测得知，该钻孔在钻探过程中此段浆液消耗量变大，推测此段处煤层及砂岩裂隙较发育，且13#煤层底板下11 m处为厚约14.5 m的泥灰岩及含砾粗砂岩，含水性较好，可见裂隙具有一定的储水、导水条件。

2) 煤系地层砂岩裂隙含水层分析评价。

a) 据工作面相邻东侧二水平皮带、回风大巷收集的煤层顶板标高资料分析，该块段类似于向斜构造，煤系地层具备储水条件，且两巷掘进至该块段期间，顶板淋水较大。

b) 13#煤层上覆中粗粒砂岩及下覆含砾粗砂岩属承压含水层，但中粗粒砂岩的含水及导水性较含砾粗砂岩弱。

c) 超前探测钻孔累计放水量达1 008 m3，水量不大，可推测水量逐渐变小直至干涸，推断煤层及围岩裂隙所储的静水储量逐渐疏放完毕。

3) 上覆地表岚漪河分析评价。

工作面上覆地表岚漪河河床第四系松散沉积层厚50 m左右，富水性好，岚漪河河床松散沉积层潜水可下渗补给至13#煤煤系地层，推测是超前探测钻孔出水的间接充水水源。

4) 奥灰水分析评价。

根据水化学分析，钻孔出水的水质类型为[HCO3·(SO4)·(Cl)-Mg·Ca)]，水源井的水质类型为[HCO3·SO4-Ca·Mg)]，2种水样中阳离子Ca2+含量差别较大，可判断2种水源类型不同，可排除超前探测钻孔出水水源是奥灰水的可能性。

7 结论及建议

1) 结 论。

综合分析评价，超前探测钻孔出水水源可排除0102钻孔导水及奥灰突水的可能性；充水水源为13#煤煤系地层砂岩裂隙含水层，砂岩裂隙导通接受下覆厚约14.5 m的泥灰岩及含砾粗砂岩承压含水层的补给。

2) 建 议。

通过超前钻探与化探跟进的综合探测方法，对二水平辅助运输大巷钻孔出水水源进行了推测与论证，使工作面安全正常掘进。工作面在后续掘进过程中，要严格执行《煤矿防治水规定》，做到“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”，确保安全生产。

[1] 国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿防治水规定[M].北京：煤炭工业出版社，2009：1-2.

[2] 赵金龙,李 静.二水平辅运大巷及ZS3水源井水质检测分析报告[R].太原：西山煤电水化学实验室，2016.

[3] 贾丽春,孔昭通.斜沟煤矿地质勘探报告[R].太原：山西省第三地质工程勘察院，2008：108-120.

Analysis on Drilling Headwater of Auxiliary Haulage Roadway in Xiegou Coal Mine

AN Xiuzhi

The prevention and control of water in coal mine should adhere to the principles of foreseeing and forecasting, exploration before digging, water treatment first and then mining, and adopts the comprehensive control measures including preventing, blocking, drainage, separating. In the second-level auxiliary transportation roadway of Xiegou coal mine, advanced drilling is carried out during the tunneling process. The maximum water outflow is 15 m3/h, and the accumulated water discharge is 1 008 m3. To judge the water source, water samples are collected for hydrochemistry analysis, combined with the surrounding geological data, and through exploration and comparison, determines the water source is coal-bed strata sandstone fissure water.

Drilling; Water source; Hydrochemistry analysis

2016-05-21

安修智(1985—)，男，山西平遥人，2008年毕业于河北工程大学，工程师，主要从事矿井地质及水文工作

(E-mail)371570569@qq.com

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1672-0652(2016)07-0032-03