司马矿1211工作面防治水工作分析研究

杨 勇

（潞安集团司马煤业有限公司，山西 长治 047105）

1 概述

司马矿位于山西省长治市长治县苏店镇，沁水煤田东南部，目前开采二叠系山西组3#煤层，矿井内有三个采区，1211工作面位于井田西部，北、东均为实体煤，西部为井田边界，南部为回采完毕的工作面，赋存采空水。该工作面沿3#煤层底板掘进，3#煤层平均厚6.7m，煤层倾角平均-6°，工作面地面标高940～950m，井下标高501～614m，矿井奥灰水位标高为634～638m，可知1211工作面位于奥灰水承压区内，突水系数为0.012～0.020MPa/m。工作面先后完成了地面三维地震勘探和地面瞬变电磁勘探，并分布有补12和补13孔。根据井田精查地质报告，工作面从上到下依次存在第四系冲洪积孔隙含水层、二叠系砂岩裂隙含水层、太原组薄层灰岩岩溶裂隙含水层和奥陶系中统岩溶裂隙含水层，如表1所示。 1211运巷前方存在看寺正断层及DX3陷落柱，为确保巷道掘进及工作面回采安全，司马矿地质部门通过研究决定对1211工作面采取合理有效的防治水措施。

表1 司马矿1211工作面顶板含水层性质表

2 1211工作面防治水工作分析

1211工作面防治水工作是随着工作面掘进进度逐步向前推进的，并须密切联系工作面实际揭露的地质及水文地质条件和以往经验，具体实施各项防治水工作。

2.1 掘进前准备工作

1211工作面各顺槽在掘进前应搜集地面勘探资料和周边工作面资料，在对资料进行分析总结后，编制完成《工作面掘进地质说明书》、《工作面水文地质情况分析报告》和《工作面超前探测方案》，为工作面设计、掘进、超前探测提供基础。

2.2 掘进中防治水工作

（1）按照设计及时实施风巷、运巷、高抽巷超前探测工程，确保施工巷道前方30m安全距离，两帮各25m安全距离，具体施工方法如下：①巷道在掘进期间采用型号为ZDY-650型钻机进行钻探，采用Φ65mm钻杆进行钻孔，设计钻孔深度为70m，钻孔倾角为0～ +90°；②工作面共布置5个钻孔，两个帮钻孔、一个顶钻孔、一个底钻孔、一个工作面迎头钻孔，帮钻孔及顶底钻孔与工作面成60°夹角布置，迎头钻孔垂直工作面布置；③钻孔探放过程中必须确保钻探超前距不得低于20m，允许距离为30m，帮距不得低于25m。

（2）掘进期间排水系统建设：①由于1211运巷经实际揭露，下山坡度比预计稍大，所以编制了《工作面掘进期间排水系统设计》，明确了水泵排水能力和管路数量；②在掘进过程中就根据底板起伏情况，在巷道低洼点施工了水仓，为以后排水系统安装打下基础。

（3）掘进期间地质异常区探测：1211工作面存在看寺断层和DX3陷落柱两个地质异常区，通过研究决定采用三维地震勘探技术进行探测，具体施工如下：①看寺断层：距断层80m处首先采用瞬变电磁法进行探测，同时将看寺断层假设为导水断层考虑，计算断层防隔水煤柱宽度为28.8m，为保证安全，平行断层走向再外延30m即断层外60m作为探测线，并设计专门钻场和12个钻孔，每孔进行单孔设计；若钻探期间出现涌水时要及时采取水样，进行水质分析确定涌水来源。经探测，煤层等岩层连续稳定，未发现异常情况，判断看寺断层为一向斜或者未延伸至工作面；②DX3陷落柱：在距离陷落柱85m、55m、25m处进行三次瞬变电磁探测；考虑陷落柱偏移距离和安全距离等，确定陷落柱外85m处为警戒线，55m处为探测线；每孔进行单孔设计；随后严格按照探测方案对DX3陷落柱进行了探测，查明了DX3陷落柱位于运巷导23测点前方20.8m处，长轴64m，短轴32.4m，陷落柱不富水不导水；由于该陷落柱位于二采区承压区，拟采用注浆堵水加固方案进一步保障安全，但注浆效果不明显，便采取留设防隔水煤柱的方法作为替代，根据《煤矿防治水规定》中的相关公式计算了DX3陷落柱的防隔水煤柱宽度30m，按照该宽度留设了刀把切眼。

2.3 开采前防治水工作

（1）完善排水系统：①根据工作面实际揭露资料，该工作面总体上为一上山工作面，并在工作面切眼前方形成一局部向斜，且向斜低洼点与采区水仓距离较近，根据该情况，为有效利用工作面地势，减小工作面排水距离和扬程，决定施工该工作面排水巷，把工作面和排水巷联系起来统筹考虑排水系统；②结合以往工作面充水经验等，预计工作面最大涌水量为80m³/h，根据涌水量和排水高度，选定水泵型号和数量，并决定把排水系统重点设置在排水巷，以充分利用工作面地势。

（2）顶板疏放水工程：二采区、三采区工作面导水裂隙带会导通二叠系砂岩裂隙含水层，为最大限度减小回采期间顶板涌水量，需实施顶板疏放水工程。结合工作面内顶板富水异常区位置，并重点对工作面老顶初次冒落位置和切眼前方向斜轴部顶板水进行了疏放，1211工作面顶板疏放水工程共施工疏放水孔6个，总进尺1218m，孔孔出水，累计放水量0.97万m3。

（3）1210老空水：1211工作面西面的回采完毕的1210工作面于2011年结采，形成了老空水，水量59323m³，积水边界清楚，积水最高点标高为574m，最低标高为550m，水压最大为0.24MPa。由于属于本矿工作面，资料清楚，经验算直接在最低点施工，既安全又可以在工程量最小条件下实现目标，最终施工两个孔，有效保障了1211工作面安全回采。

（4）高抽巷低洼点：1211工作面布置有高抽巷，位于工作面上方顶板内，距离工作面约20m，用于抽排采空区瓦斯；为避免高抽巷低洼点积水，影响工作面后续回采，针对三处低洼点分别施工了一个疏放水孔，疏放积水，回采通过上述三处低洼点时，工作面相应位置未出现异常涌水。

3 防治水工程效果分析

（1）1211工作面通过上述防治水工程后工作面配套巷道在掘进期间未出现过涌水现象，保证了巷道安全施工；同时1211工作面在老顶初次垮落期间工作面涌水量最大约20m³/h，后续回采期间未出现更大涌水，实现了工作面安全回采。

（2）在揭露构造时与实际探测结果一样，看寺断层为一向斜构造，无充水危险性。同时通过探测发现DX3陷落柱，外形呈半椭圆形，在3#煤层中长轴约为61m，短轴约为24m，陷落3～15#煤层，DX3陷落柱仅在奥灰顶部顺层局部导水，其余层位均不导水。

4 结语

通过对司马矿1211工作在掘进前后以及回采前后采取合理有效的防治水技术措施后，保证了工作面安全高效回采，降低了工作面水害发生的事故率，取得了显著成效，为司马矿以后在二采区、三采区的防治水工作积累了重要经验，同时开辟出了一条经过实践检验的防治水路径。