错层综放采空区积水的精准预测分析

田渊辉

（山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿， 山西 吕梁 033602）

山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿23105 材料巷位于23107 采空区倾向下山侧20 m处，与采空区平行展布，23105 皮带巷、切割已掘进完毕，开始施工23105 材料巷反掘、正掘，为确保23105 材料巷掘进及后续23105 工作面安全回采，对23107 采空区积水量进行了预估，在23105 材料巷掘进期间施工探放23107 采空区积水钻孔。本文针对23107 采空区预测积水量与实际放水量的差异对比展开分析研究，得出采空区积水量的相关影响因素，供日后类似采空区积水量的精准预测，保障煤矿防治水工作顺利进行。

1 预测采空区积水量

23105材料巷（反掘）掘进方位180°0′0″、23105材料巷（正掘）掘进方位0°0′0″，巷宽5.2 m，巷高3.6 m，设计长2557 m；施工方式为机掘一次成巷，矩形断面，支护方式为锚杆、锚索、金属网、钢带联合支护，工作面煤层厚度13.30～16.08 m，平均14.50 m。23105 材料巷东侧为同层23107 采空区，开采方式为错层综采放顶煤走向长壁回采，采用全部垮落法管理顶板，回采时间2016年9月至今，距停采线还剩400 m，平均采厚13.85 m，23107 皮带巷沿13号煤层顶板掘进，工作面采空区积水来源有大气降水、围岩裂隙水、采后导水裂隙带影响范围内含水层水，生产用水等。依据采空区低洼位置实地调查和23107 皮带巷实测剖面图资料、煤层底板等高线，勾出23107 采空区可能的积水范围，估算出积水标高和积水量，现预计23107 可能存在三处积水区，从北向南三处积水量分别约为3006 m3、32458 m3、21386 m3。预计放水水压最大0.22 MPa。

2 实际探放水量

使用ZDY1300 型液压钻机施工探放水钻孔，扩孔钻头直径113 mm，钻头直径75 mm，钻杆长度1.5 m/根，钻杆直径50 mm，最大钻进深度200 m。孔口管规格：直径80 mm，长度10 m。孔口管使用煤矿用气动注浆泵注入水泥浆固管，孔口管再用8号铁丝连接帮锚杆，固管材料主要为水泥、膨胀材料、8号铁丝等。经耐压试验孔口管压力表符合探放水要求。

从北向南第一处积水：7 处探放水地点累计施工探放23107 采空区积水钻孔41个（其中打通采空区32个），累计进尺2121 m，现55号点南108m钻孔稳定出水2 m3/h，判断为采空区正常补给水量泄水，其余钻孔均已基本无水，累计放水18840 m3。

从北向南第二处积水：23105 材料巷反掘2 处探放水地点累计施工探放23107 采空区积水钻孔13个（其中打通采空区13个），累计进尺653 m，累计放水59520 m3；23105 材料巷正掘9 处探放水地点累计施工探放23107 采空区积水钻孔53个（其中打通采空区46个），累计进尺2418 m，累计放水27447 m3；23105 材料巷正反掘合计探放23107 第2处采空区积水86967 m3。

从北向南第三处积水：23105 材料巷正掘12 处探放水地点累计施工探放23107 采空区积水钻孔52个（其中打通采空区51个），累计进尺2109 m，累计放水5645 m3。

23105材料巷掘进期间，在23105 材料巷30 处探放水地点累计施工探放23107 采空区积水钻孔159个（其中打通采空区142个，出水钻孔52个），累计进尺7301 m，累计探放23107 采空区积水111452 m3。

防治水人员使用微风管测试过打通钻孔通风情况得知未堵塞，出水钻孔无水后进行过验证、疏通、补打均无水，根据探放水钻孔施工、疏通、补打、验证情况分析，推断23107 采空区从北向南第一、第二、第三处积水已基本探放完毕，受复杂的采空区空间形态影响和现探放水技术水平不足的制约，预计局部采空区低洼可能存在少量残留积水未放出。

3 探放水前后水量对比差异分析（见表3）

表1 探放水前后水量对比 m3

实际放水量与预计积水量误差原因分析及存在问题：

3.1 从北向南第一处积水

实际放水量18840 m3与预计积水量3006 m3相差甚大，现相差原因分析如下：

1）23107工作面皮带巷沿煤层顶板掘进，材料巷沿煤层底板掘进，回采期间皮带巷至东侧约60 m范围内几乎处于近水平，并非沿煤层底板回采，推断23107 采空区的实际积水面积远大于预计积水面积约7 倍，采空区储水形态的预估差异影响了采空区积水量的估算；采空积水所淹没垮落岩石吸收部分水量无法放出。

2）回采时间自2016年9月开始，采后时间较长，除在23107皮带巷呈上坡趋势回采期间汇聚的采煤工作面及两巷生产用水外，还汇聚了近3年时间内的23107 采后导水裂隙带影响范围内的碎屑岩含水岩层水，采空区充水水源及充水时间的预测不准影响了采空区积水量的估算。

3）23107工作面西侧为未回采的23105工作面，致使23107采空区积水后除顶板砂岩渗流外泄，储水空间近乎完整无泄水通道，预测积水量时参考本矿采空区积水探放数值而未考虑到积水后的泄水条件。

4）采空积水所淹没垮落岩石吸收部分水量无法放出，采空区垮落岩石吸（含）水性无试验结果；预测积水量时未考虑这方面的影响。

5）综采低位放顶煤回采率较一次采全高回采率低，采空区积聚大量未采出的浮煤落煤淤积于采空积水区底部和充填于垮落顶板岩石空隙中，致使实际采空积水最低标高高于预计积水最低标高，采空区积水水深变浅，充水系数变小。

6）采空区积水面积较大、水深较浅、探放水难度较大；探放水期间水量观测误差和排水时间的间断，时间统计误差也是影响实际放水量累计的因素。

综上所述推断分析，采空区储水形态、充水水源及充水时间、泄水通道是实际放水量远大于预计积水量的原因；垮落岩石吸（含）水性、放顶煤回采率低浮落煤多、积水面积大、水深浅是实际放水量小于按推断实际积水面积估算积水量的原因；综合导致放水前预计积水量偏小。

3.2 从北向南第二处积水

实际放水量86967 m3与预计积水量32458 m3相差甚大，现相差原因分析如下：

相差原因与第一处积水基本一致，但也存在不同之处，回采时间自2017年7月开始，采后时间较第一处积水短，除在23107 皮带巷呈上坡趋势回采期间汇聚的采煤工作面及两巷生产用水外，还汇聚了近20月时间内的23107 采后导水裂隙带影响范围内的碎屑岩含水岩层水，采空区充水水源及充水时间的预测不准影响了采空区积水量的估算；综合推断分析，采空区储水形态、充水水源及充水时间、泄水通道是实际放水量远大于预计积水量的原因，其中充水时间是从北向南第二处积水放水前预计积水量与实际放水量误差系数较第一处积水误差系数较小的原因；垮落岩石吸（含）水性、放顶煤回采率低浮落煤多、积水面积大、水深浅是实际放水量小于按推断实际积水面积估算积水量的原因；综合导致放水前预计积水量偏小。

3.3 从北向南第三处积水

实际放水量5645 m3与预计积水量21386 m3相差甚大，现相差原因分析如下：

23107工作面皮带巷沿煤层顶板掘进，材料巷沿煤层底板掘进，回采期间皮带巷至东侧约60m范围内几乎处于近水平，并非沿煤层底板回采，推断23107 采空区的实际积水面积远大于预计积水面积；回采时间自2018年6月开始，采后时间较短不足1年，在23107 皮带巷呈上坡趋势回采期间汇聚的采煤工作面及两巷生产用水的同时，汇聚的23107 采后导水裂隙带影响范围内的碎屑岩含水岩层水较少；采空区积水面积较大、水深较浅、探放水难度较大。综合推断分析，采空区储水形态、充水水源及充水时间、垮落岩石吸（含）水性、放顶煤回采率低浮落煤多、积水面积大、水深浅是影响实际放水量小于预计积水量的原因；综合导致放水前预计积水量偏大。

4 结语

从本次23105 材料巷探放23107 采空区积水设计、施工、总结等各方面分析，论证出采空区积水预估的影响因素有：采空区的形态特征即储水轮廓，采空导水裂隙带影响范围内的水文地质因素，采空区积水的各种充水水源和充水通道，采空区积水后的泄水通道，采空时间，回采期间上坡趋势推进历时和生产用水量，垮落岩石吸（含）水性、采空区充填物的组成和充水系数的选取。