浅谈煤矿工作面顶板出水原因分析及防治措施

张 洋 朱俊魁

（河南能源化工集团义煤公司千秋煤矿地测科，河南 三门峡 472300）

煤矿开采多为地下作业，在井巷开拓和煤层的回采过程中，不可避免地要揭露或波及破坏某些含水层（体）。只要这些工程的作业场所位于含水层（体）以下时，水体就会失去原有的平衡，在重力的作用下，以各种形式向井巷或采厂涌出，这既可能是一般的滴、淋水，也可能是突破性的大量涌水，形成水害。这主要取决于作业场所所处的地质构造部位，含水层的富水性，可能的补给水量和水压，以及工程对各含水层的揭露贯穿或波及破坏程序，因此，煤矿生产建设过程中，矿井的生存与发展都与这一切息息相关，水害是煤矿的五大自然灾害之一。水害的严重程度，受多方面因素影响，如煤矿水文地质条件，矿井开拓开采对地下水原平衡条件破坏等因素。通过对千秋煤矿矿井水防治工作多年的探索技术学习，根据千秋煤矿的水害特点进行研究和实验，已形成了一套煤矿防治水理论，以及对策方法措施及管理制度。总结经验与教训为千秋煤矿防治水工作起到重要作用。

1 工作面水文地质概况

21172 综放工作面是千秋煤矿2011 年二一区东翼投产的唯一一个综放工作面，掘进期间上巷已揭露F3-6 断层，该断层落差大地质构造较复杂，工作面上巷在1190m 处遇到F3-6 断层，产状260°∠80°，h=11m,断层在工作面中部尖灭。该断层有三条派生断层，（1）产状259°∠85°，h=7m,（2）70°∠71°，h=3.0 和（3）70°∠70°，h=1.3m。断层带走向长度为60m。且F3-6 断层已沟通位于21172 工作面北500m 处的14161 综采工作面老空水积水区，该积水区已知积水量80000m3有余，且断层尖灭位置为富水区域，含水层又比较发育。F3-6 断层为张性正断层，构造断裂使隔水层与含水层发生位移岩石破碎，它是造成矿井冲水和透水的主要通道，断层带有导水现象，当工作面回采至断层7m 时，平巷老塘顶板开始放出水，9m3/h.水色清、无味，经过多次水质化验的研究分析充分证明，水源来源于顶板上侏罗系巨厚砾岩含水层水。

21172 工作面直接顶为灰色、深灰色泥岩，致密块状，赋存稳定，厚度9.4m～13.5m，隔水性较好。上部为中上侏罗系杂色粉砂岩、细砂岩、砾岩组成，以砾岩为主，交替出现的混合岩层。该层厚度大，含水性不稳定。砂岩和砾岩整体为弱含水层，但由于砂、砾岩层裂隙发育极为不均，局部存在裂隙强烈发育而形成强富水区段。工作面回采后，平均采放高6.2m，按照1：14 冒落裂隙计算，最大导水裂隙发育高度可达到86m 以上，可以沟通上部多个含水组（段），甚至受巨厚砾岩含水层的补给。因此，工作面回采过程中可能会受到顶板水的危害。

2 积极开展井下物探，掌握水情异常区域

21172 工作面2011 年3 月8 日开始回采，于6 月11 日开始出水，由原来的6m3/h 逐渐增加，随后逐渐增大，最大水量达386m3/h。截止2014 年9 月实测涌水量稳定在120～130m3/h。工作面水量之大、持续时间之长，均是我矿前所未有的。在工作面防治水方面我矿逐步提高防治水理念，不断优化防排水系统，实现了防治水工作由措施型向工程型的转变，保证了矿井的安全生产。

为了准确掌握21172 工作面顶板岩层的含水性，及时邀请义煤公司防治水研究所对21172 工作面实施瞬变电磁勘探，依据生产地质资料和钻探结果，划定顶板水情异常区两个（富水面积分别为9000m2、2400m2）。经打钻验证，出水量分别为2.6m3/h、3.0m3/h。

3 不断提高防治水的认识，实现防治水工作由措施型向工程型的转变

3.1 措施型排水阶段

由于千秋煤矿建矿以来，所有的回采工作面涌水量没有超过50m3/h，在防治水的认识上存在不足，因此在21172 工作面的防治水初期阶段，均采取的措施一是堵：在工作面20 架以下的后部溜子老塘侧至下巷，垒砌一道高度0.8m，厚度0.24m 的砖墙，防止老塘水进入后部溜子和转载机；二是顺：在墙内铺设一趟10 寸顺水管路，向下巷最低点顺水；三是排：分别在转载机机尾和1050m 巷道最低点处，开挖泵坑，安装水泵和管路进行排水。由于工作面的水量持续增加，工作面由俯采变为仰采，排水设备和管路不可靠，造成工作面的安全和生产没有保障。促使千秋煤矿防治水工作转变观念，实施由措施型向工程型的转变。

3.2 工程型排水阶段

在21172 工作面下巷950m 至780m 下帮，开设170m 流水巷（巷道断面10m2），流水巷内挖设水沟宽0.8m，深0.6m，并在流水巷外口做50m3的沉淀池和泵坑，安装配备BQS100-60/37kw 潜水泵五台、BQS100-100/75kw 潜水泵四台，铺设两趟6 寸、五趟4 寸管路，将水垂直提高13m 后，经管路排至下巷口环形水仓。2012 年元月5 日涌水量达到386m3/h，为了增加排水能力在下巷环形水仓处施工一个第二泵房，安装MD155-30×10 多级泵三台，工作面实际排水能力达450m3/h。

3.3 综合型排水阶段

为了使流水巷进入老塘报废后，不影响正常排水，我们开始在工作面下巷780m 至外部环形水仓掘砌一条暗水渠，暗水渠的具体参数：长度：720m，坡度：7‰，净宽：0.6m，净深：0.6m，砌筑0.24m 砖墙。

水渠埋深1.5m 至3.5m，用水泥进行粉刷底、帮，顶部用废旧轨枕、金属网和彩条布进行封盖回填，防止水渠坍塌。暗水渠每20m留设一个观察口，便于观察涌水量。当观察口进入老塘前，采用木垛进行防护，并建立砖墙截水，使采空区涌水通过观察口进入暗水渠。

为了提升21172 工作面下巷外段的排水能力，在下巷停产线处及时设计并组织施工了21 采区中部水仓，水仓有效容积2000m3，安装MD280-65x6 多级泵两台和BQS300-100/75 潜水泵两台，通过两趟8寸和一趟6 寸管路，最终将水全部排至二水平大巷水仓，21172 工作面排水能力达650m3/h 以上。

4 结束语

自21172 工作面从2011 年6 月初回采遭遇F3-6 断层带直至回采结束，回采期没有因为出水影响安全生产，同时也为千秋煤矿今后的防治水工作提供技术依据和参数。总之，正确分析矿井、采区的水文地质特征是治理的基础，查清积水区水源补、径、排关系是治理的关键，只有这样才能确定合理的治理方案。

实践证明，21172 工作面老塘顶板水采用临时水仓、流水巷、环型水仓分级分段进行排放治理，具有经济、快捷、投入少、效率高等特点，并取得了良好的综合效益。通过不断地在21172 工作面实施防治水工程，优化升级防排水系统，达到了21172 工作面“水大不见水，水大不影响生产”的效果，确保了工作面始终保持正常顺利回采，减少了大量水泵、管路及电器设备的投入。每年可节约电费210.06 万元，节约工资40.8 万元。

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［3］翟二安.跃进煤矿25 采区煤层顶板出水原因分析及防治[J].煤炭工程,2005(03).

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