10-201工作面充水因素分析与防治水措施

袁 远

（霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山木瓜煤矿地测科，山西 方山 033000）

1 概述

矿井水患是制约我国矿井高产高效开采的主要因素之一。地下水借助顶底板导水裂隙，以突发等形式涌入地下采掘空间，极易造成矿井人员伤亡和财产损失［1-5］。木瓜煤矿10-201工作面位于二盘区准备巷道南翼，工作面上部为实体煤岩层，以北紧邻二盘区三条准备大巷，以南靠近矿井井田边界，以西为实体煤，以东紧邻风氧化带，靠近矿井井田边界。工作面开采煤层为石炭系上统太原组的9#、10#煤。根据掘进期间揭露分析，回采区域正巷里程920～1 045 m、副巷里程936～1 081 m，9#、10#层间距小于0.7 m，属合并层；回采区域正巷里程283～920 m、1 045～1 081 m、副巷里程283～936 m 9#、10#层间距为0.7～2.7 m，属不合并层。工作面煤层产状整体为一单斜构造，9#煤层厚度3.59～4.25 m，平均3.92 m，10#煤层厚度1.1～1.6 m，平均1.35，煤层倾角3°～14°，平均8.5°。顶底板岩性特征见表1。

表1 顶底板岩性特征

2 工作面充水因素分析

工作面充水一般由地表水、顶板含水层、底板含水层、采空区积水以及断层水涌出。根据木瓜煤矿10-201工作面掘进地质资料，分析工作面充水来源，如下：

2.1 地表水

因该回采工作面盖山厚度为112～315 m，基岩厚度55～125 m，正副巷里程0～500 m 沟谷区域盖山厚度较薄，工作面垮落带及导水裂隙带高度通过计算为106 m，工作面回采后形成的导水裂隙带大部分均大于基岩厚度，存在导通地表水的可能。通过地表调查，工作面回采区域内无地表水体，仅工作面停采线附近地表发育有朝北走向的两条小沟谷，且积水面积小，雨季汛期地表径流快，不易积水。大气降水沿小沟谷汇入盛地沟后流入北川河，故大气降水对工作面回采影响较小。

2.2 含水层

（1）二叠系砂岩含水层：下部太原组L5灰岩顶层发育有泥岩隔水层，该隔水层为稳定的隔水层，将二叠系砂岩含水层与太原组灰岩含水层隔开，相互独立，故二叠系砂岩含水层对工作面影响较小。

（2）太原组灰岩含水层：工作面范围内9#、10#煤层顶部主要为L1+K2、L4、L5三层石灰岩含水层及3 层中细粒砂岩含水层组成，各含水层中间均夹有一层较为稳定的泥岩隔水层，石灰岩裂隙较发育，单位涌水量在0.037 6～0.078 L/s·m 之间，含水层富水性弱，渗透系数0.100 8～0.292 6 m/d，水位标高在1 032.25～1 058.70 m 之间。

灰岩含水层富水性较弱，具不均匀性，局部存在富水区。受煤层开采影响，冒落裂隙带发育，回采过程中局部顶板出现裂隙淋水。由于含水层补给条件较差，以消耗静储量为主，工作面涌水量可能局部增大，但涌水持续时间不会太久，水源主要通过顶板裂隙、冒落带和构造进入工作面。总体来看，该含水层富水性弱，对回采影响较小，见表2。

表2 太原组含水层厚度与开采层层位关系

根据工作面掘进期间涌水量观测及回采期间涌水量分析，预计工作面正常涌水量为20～30 m3/h，最大涌水量为50 m3/h。

（3）底板奥灰水

9#、10#煤层底板含水层主要有奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层，奥灰顶面距9#、10#煤底板约70 m。工作面回采区域最低底板标高为+868 m，井田奥灰水位标高为+795 m，工作面回采底板标高高于奥灰水位标高，故回采期间不受奥灰水威胁。

2.3 采空区积水

10-201工作面位于二盘区准备巷道南翼，上部为实体煤岩层，以北紧邻二盘区三条准备大巷，以南为实体煤，靠近矿井井田边界，以西为实体煤，以东为实体煤，靠近井田预想风氧化带，工作面四周不存在采空区积水。

2.4 断层水

回采工作面掘进期间揭露4 条正断层，均位于回采区域外，对工作面回采不构成威胁；且工作面回采区域煤层底板最低标高为+868 m，井田奥灰水位标高为+795 m，高于奥灰水位标高，所以工作面回采期间不存在构造导水的威胁。

综合上述，工作面回采期间涌水水源主要为煤层顶板灰岩裂隙水。回采过程中局部顶板可能出现裂隙淋水；尤其是回采至副巷283～380 m 区域，工作面涌水量可能增大。根据10-201工作面掘进期间揭露的水文地质情况及涌水量综合分析，10-201工作面初采初放期间预计最大涌水量50 m3/h；回采期间正常涌水量为20～30 m3/h。

3 工作面水文地质探测与防治水措施

3.1 工作面水文地质探测

10-201 回采工作面采用瞬变电磁探测及无线电波坑道透视两种物探方法对工作面回采区域进行了探测，同时针对坑透异常区和瞬变电磁异常区进行了探测钻孔验证。

（1）坑透法：采用YDT-88 型无线电坑透仪进行探测，10-2011、10-2012 巷探测范围长度均为1 000 m，两巷共布置200 个测点，该工作面构造简单，结合坑透探测数据，圈定4 处较为集中的异常区。

（2）瞬变电磁法探测：采用YCS512 型瞬变电磁仪，共布置物理测点612 个，分别布置于10-2011、10-2012 巷工作面内部顺层方向、顶板30°方向及底板30°方向，综合地质和水文地质资料，本次探测共发现2 处低阻异常区，见图1。

图1 工作面异常区域平面

（3）钻探验证情况：针对4 处无线电波坑透异常区、2 处瞬变电异常区，在各异常区内以10 m间距施工探测钻孔，共65 个，总计施工钻孔5 172 m。钻探结果：无不良水体及地质异常体。

3.2 工作面防治水措施

（1）按照工作面最大涌水量的2 倍设计排水设施，即配备工作面排水能力为100 m3/h设施。

（2）定期检查工作面水仓、排水管路、水泵完好情况，保证水仓有效仓容。

（3）10-2011、10-2012 巷距工作面最近的水仓配备备用水泵，并确保备用设备完好且可以快速启用。

4 结语

木瓜煤矿10-201工作面充水水源主要为顶板灰岩裂隙水，回采过程中局部顶板可能出现裂隙淋水，尤其是回采至副巷283～380 m 区域，涌水量可能增大。工作面初采初放期间最大涌水量50 m3/h，回采期间正常涌水量为20～30 m3/h。采用瞬变电磁探测、无线电波坑道透视物探技术，结合探测钻孔进行了工作面水文地质探测与验证。探测结果显示，10-201工作面回采区域内无其它不良水体及地质异常体。