矿井复杂水情区域掘进防治水技术探讨与应用

张玉松

摘要： 本文通过概括分析已进行和正在进行的北七集中下山复杂区域防治水工作，通过效果分析，进行规纳、总结，提出下一步的打算及建议，对水情复杂矿井巷道掘进，具有一定的借鉴价值和防治经验。

Abstract： This paper summarizes the prevention and treatment work of water in the complicated and down-hill complex area of Beiqi that has been carried out and is going on. According to the result analysis and the regulation and conclusion， the next plan and suggestion are put forward. It has certain reference value for prevention and treatment of water regime complex tunneling.

关键词： 复杂水情；防治技术；探讨应用

Key words： complex water regimes；prevention and control technology；exploration and application

中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）06-0228-02

1 概况

田陈煤矿北七集中下山，包括集中轨道下山和集中运输下山，两下山相距30m，长度均为1200m。巷道全部在岩层中施工，周围均无采掘活动，地面地质钻孔稀少，地质资料有限。总体来看，地质构造情况较为复杂，尤其中部受尹家洼断层（落差200～260m）影响较为严重。分析认为，巷道在穿过尹家洼断层时，将揭露或接近侏罗系砾岩、3煤顶板砂岩、三灰等含水层，尤其侏罗系砾岩含水层，由于富水性不均一，富水性强，给巷道施工带来极大水害威胁，防治水工作异常艰巨，必须高度戒备，严排细查，慎之再慎，采取一切可以采取的措施，确保万无一失，杜绝水害事故发生。

2 北七采区水文情况简介

北七采区为田陈煤矿下一步生产接续采区，采区范围北部以井田边界与金庄矿相邻，西至刘仙庄断层，南至3下煤无煤区，东至3下煤层-800m底板等高线。采区南北宽约1.5km，东西长5.25km，采区面积约7.88km2。北七采区范围内无地表河流存在，自上而下依次发育有第四系冲积层、侏罗系砂砾岩、3下煤顶板砂岩、三灰、奥灰等含水层。影响北七采区的主要含水层为3煤顶板砂岩，侏罗糸砂砾岩和奥灰。

目前，北七采区集中轨道及运输下山已进入开拓阶段，预计各施工550m后将直接穿越尹家洼断层进入侏罗系中部粉砂岩层位施工。据钻探资料分析，该区域侏罗系底砾岩普遍发育，施工层位下距侏罗系底砾岩27～50m，侏罗系底砾岩推测厚度为60m，尹家洼断层为高角度正断层，导水性不明。施工过程中，将直接受到尹家洼断层及侏罗系砾岩水威胁。因此，集轨、集运开拓期间，尹家洼断层水及侏罗系砾岩水将成为影响防治水安全的最主要水害威胁。尹家洼断层的影响主要表现在缩小了巷道与上下含水层间距，加大了防治水工作难度，另外，断层位置及断层要素尚未彻底查明，下山施工段极有可能与侏罗系砾岩对口接触，或者与底砾岩间距缩小，当尹家洼断层落差小于200m时，将直接受到侏罗系底砾岩底板突水威胁。并且从多个侏罗系粉砂岩段钻孔漏水情况分析，侏罗系粉砂岩具有一定的含水能力，存在侏罗系底砾岩越流补给的可能性。

3 复杂水情区域前期基本调查与分析

鉴于田陈煤矿北七防治水工作的重要性、复杂性和艰巨性，技术人员提前做了大量卓有成效的准备，为工作的开展做了大量坚实良好的基础工作，为田陈煤矿北七总体防治水布局提供了有力支持和保障。

①防治水方案设计：地质防治水技术人员搜集、整理、分析、研究北七采区水文资料和参数，绘制了集中下山预测平、剖面图以及侏罗砂岩、砾岩、3煤顶砂等值线图等，编制了大量分析数据和表格，反复修改完善综合防治水方案，数易其稿；

②組织专家论证：专门组织防治水专家对北七采区防治水方案进行了论证，认为方案的治理和预防措施是得当的，根据专家组补充意见，我们对方案重新进行了修改补充；

③周边煤矿调查：为摸清侏罗系砾岩富水规律以及对安全生产的危害程度，充分吸取借鉴兄弟煤矿在防治侏罗砾岩突水方面的经验教训，为北七防治水方案的制定提供参考依据，我们先后对周边多个煤矿进行了实地调查，取得了许多重要的技术资料；

④施工防水闸门：完成北七集轨、集运两道防水闸门的施工安装，经验收合格，费用300多万元；

⑤购买探水钻机：出资35万元，购买坑道长距离探水钻机一台，配合已有的两台TXU-150钻机以完成井下探放水任务；

⑥地面钻探：先后在北七采区施工地面钻孔19个，其中风筒检查孔一个，水文孔三个（两个砾岩长观孔），工程量15767m，取得了许多重要的地质水文参数；

⑦地面三维物探：进行了地面三维物探，面积4km2，查清了部分地质构造和煤层赋存情况，为北七总体布局提供了有力支持。

4 采取的措施和效果分析

以下几项方法措施都经过了多次研究，反复论证，认为切实可行，合适有效，有力地保证了北七集中下山的掘进安全。

①井下钻探：先后在集轨下山施工探放水钻孔5个，工程量869m，探明了尹家洼断层位置北移，确保了下山施工安全；下一步，预计施工探放水钻孔10～20个，工程量2000～4000m，进一步探清尹家洼断层位置，对砾岩和构造水和水情进行探测和疏放；

②井下物探：与中国矿大合作，在集轨下山已完成瞬变电磁法探测水工程两次，预计完成五次，总工程量1400m，费用20万元，每次查清前方100m及上下左右60m范围内赋水情况，配合井下探放水工程，使施工安全更加有保障；endprint

③地面补充勘探：计划施工五个钻孔，两个水文孔，三个地质孔，工程量4280m，进一步探明水文地质情况；

④排水管路安装：在集中下山安装两路12.6吋排水管路，进一步增强了防灾抗灾能力；

⑤加强预测预报：北七防治水工作已纳入集团公司行政工作计划，地测科积极做好隐患排查分析和预测预报，及时汇总上报，给领导层提供决策依据。

5 下一步采取的措施和重点解决的问题

目前，正在逐渐接近尹家洼断层，但由于其位置和产状至今没有得到彻底查明，我们面临的水害威胁极为严峻和复杂，防治水工作和探放水任务更加艰巨。几点参考建议：

①提高认识，加强戒备，充分做好水情水害预测预报工作，加强出水征兆观测，进一步搞好研究分析，及时下发水害通知单；

②进一步完善北七防治水应急处置预案，时刻处于防大水出大水的临战状态；

③加快-370、-547水仓扩容进度，增加相应的水泵和排水管路，提高防灾抗灾能力；

④集中下山一旦到位，立即施工-640水仓、泵房及相应的排水设施，满足下山施工安全；

⑤及时进行矿井防避水灾演习，让每一个井下职工了解、掌握井下防避水知识，防患于未然；

⑥按时进行防水闸门的关闭试验和检修，每年不少于两次；

⑦继续进行地面补勘和井下探放水钻探，并结合先进的瞬变电磁法等物探手段，进行立体勘探，综合分析，重点查明砾岩富水性、断层导水性及含水层间的水力关系等水文地质参数，为防治水工作提供准确可靠的基础资料；

⑧严格执行“有疑必探、先探后掘”的探放水方针，吸取金庄矿突水淹井事故教训，坚决杜绝突水淹井事故发生，为北七开拓保驾护航。

6 阶段性评价

通过采取上述综合防治水措施，初步探明了尹家洼斷层位置和走向，施工的部分探放水钻孔也发挥了应有的作用，累计放出水量4600m3，水害威胁大大减轻。采用瞬变电磁物探，边探边掘，施工安全有了充分保障。水仓扩容、完善排水系统、保持水闸门完好极大提高了矿井防灾避灾能力。后续进行的地面补勘工程施工也必将提高我们对该区域地质条件和水文地质条件的认识。总之，只要正确面对，措施得当，多措并举，就一定能够消除水害威胁，实现防治水安全。

参考文献：

[1]赵全福，等.煤矿安全手册[M].北京：煤炭工业出版社，1992.

[2]张永双，刘伟韬，等.煤层底板突水因素的综合评价[J].煤田地质与勘探，1996.

[3]郭亚峰.浅议巷道掘进事故多发的原因及对策[J].煤，2011（09）.endprint