双柳矿8#煤轨道联巷综合防治水措施及应用

张家贵

(汾西矿业集团公司 双柳矿，山西 柳林 033300)



·技术经验·

双柳矿8#煤轨道联巷综合防治水措施及应用

张家贵

(汾西矿业集团公司 双柳矿，山西 柳林 033300)

8#煤轨道联巷布置在二叠系山西组下段的3#、4#煤层底板到石炭系上统太原组中段8#、9#煤层之上的煤系地层之中，受太原组L1～L5灰岩水水害的影响严重。通过对双柳矿水文地质特征及8#煤轨道联巷探放水情况的研究及对水质化验资料的分析，得出影响该巷水质分析的因素，并通过分析查清该区域太灰水各含水层间、太灰水与奥灰水的水力联系并编制了双柳矿太灰水水位等值线图，为下一步采取有效的防治水措施提供了依据。

矿井水害； 探放水工程； 水质分析；水力联系；太灰水等值线；防治水

双柳井田位于黄河东岸，属吕梁山系，为典型的黄土高原地貌，地势东北高、西南低，地表水系不发育，沟谷两岸切割地层，形成黄土基岩侵蚀中等山地地形，受区域地势和构造影响，区域煤系地下水由浅部顺层自东向西径流，由于含水层充水条件的限制，地下水径流强度区域减小，在地层薄弱带诸如断层、裂隙带等排泄或补给其它含水层，或以泉的形式排泄于沟谷。

8#煤轨道联巷布置在二叠系山西组下段的3#、4#煤层底板到石炭系上统太原组中段8#、9#煤层之上的煤系地层之中，该段地层主要为下组煤的赋存地层，主要由灰岩、泥岩、砂岩、煤层等组成，灰岩层水文地质条件较为复杂，该巷道不仅是双柳矿首次穿越太原组地层L1～L5灰岩的巷道，而且受到下部奥灰水承压水水害的影响严重，因此，对该区域的水文地质进行研究并采取有效的防治水措施十分重要。

1 8#煤轨道联巷工作面概况

8#煤轨道联巷主要担负下组煤的进料、行人，做为下组煤的进风大巷，该条巷道从双柳煤矿的二采三联巷前进方向东侧帮以90°方位角开口，水平沿底板向东掘进70.506 m,然后以底板标高+550.094 m，方位角90°，以16°的下山继续向前掘进199.879 m后到达+495 m水平。

2 区域水文地质特征

双柳井田为带压开采矿井，所承受的主要承压含水层有：奥陶系中统岩溶裂隙承压含水层和石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙承压含水层。

2.1 奥陶系中统岩溶裂隙承压含水层

奥陶系中统由下马家沟组、上马家沟组和峰峰组组成。岩性以灰岩为主，次为泥灰岩、角砾状泥灰岩及厚层石膏层。

2.2 石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙承压含水层

石炭系上统太原组为下组煤的赋存地层，主要含水层为L1～L5薄层石灰岩，灰岩的单层厚度2.50～12.75 m，累计厚度27.83～34.26 m，平均厚度29.96 m，含石灰岩层的厚度(L1～L5之间厚度)39.50～47.71 m，平均厚度42.44 m，约占整个太原组厚度的35%～53%.矿区太灰含水层渗透系数0.012 20～0.037 96 m/d，导水系数0.408 8～1.232 2 m2/d，水质类型多为HCO3·Cl-Na型，矿化度1.19～3.21 g/L.

3 探放水工程

3.1 探水工程

在8#煤轨道联巷的掘进过程中，按照有关规定进行了超前探放水。在探水和放水过程中为不影响巷道的施工，在巷道的一帮施工了5 m×4.5 m×5 m的钻窝用来探放水。

8#煤轨道联巷施工了2个钻窝，共施工了7个钻孔，孔号分别为1#～7#.第一钻窝施工在变坡点处，共施工2个钻孔1#和2#，孔口标高为548.5 m，钻孔倾角均为-30°，方位角分别为90°、93°，在水平面内呈扇形布置，钻孔孔深分别为73.6 m、101.2 m，终孔层位分别为K2砂岩、L3灰岩顶面。第二钻窝在距变坡点104 m处，共施工了5个钻孔3#～7#，孔口标高为519 m，钻孔倾角分别为-30°、-30°、-90°、-60°、-90°，3#、4#、6#3个钻孔的方位角分别为93°、90°、90°，孔深分别为68.8 m、71.5 m、32 m、24 m、28.8 m，终孔层位分别为8#煤、L1灰岩、L2灰岩、L3灰岩。综上所述，探放水总进尺为399.9 m.

在第二钻窝施工钻孔过程中，发现5#、7#钻孔在L1灰岩段水力传递极为迅速，说明该区岩溶发育较好。

3.2 放水工程

本着“一孔多用”的原则，上述7个探水孔都兼做了该条巷道的放水孔，历经4个多月放水，放水量

总计25万m3.2号钻窝在经过一段时间放水后，1号钻窝钻孔的涌水已于2013年7月初没有水向外涌出，其中2号钻窝主要是3#、5#、7#钻孔的涌水量较大，最大单孔涌水量70 m3/h左右，经过长时间的观测，水量基本稳定在130 m3/h左右，因此，可以说明该区域内的太灰水含水层富水性较好、补给充沛，为了更好地查明该区域内的水文地质条件，于8月19号关闭了该区域放水孔的放水，各放水孔放水量统计见表1，各放水孔剖面图见图1.

表1 2013年各放水孔放水量统计表

图1 各放水孔剖面示意图

4 水质化验资料分析

本次除在不同时间段收集的8#煤轨道联巷10个水样外，还收集、整理了井田内其它不同含水层的水质资料21份。这些水质资料涵盖了不同含水层，包括中奥陶统上马家沟组(O2S)含水层水质资料(8份)、中奥陶统峰峰组(O2f)含水层(11份)、上石炭统太原组(C3t)含水层水质资料(2份)。上述水质化验资料整理情况见表2.

从收集的资料和表2分析、研究可初步得出以下结论：

表2 各水质化验资料整理情况表

2) 一般矿化度会随着含水层埋深的增加而增加，表2的水质化验资料基本符合这一规律，说明该区域的水质也有比较明显的垂直分带性，这表明了8#煤轨道联巷这一区域内太原组含水层与下伏奥灰水含水层间的水力联系不密切。

3) 从8#煤轨道联巷水样的耗氧量这一指标可以认为：在该区域的太灰水处于封闭的还原环境之中，水质较差。

存在的问题：双柳矿含水层有较多水质，类型复杂，同一含水层由于水文地质条件的不同或不同时间取的水样也存在一定的差异，由于不同含水层的相互混合作用、水质类型相互重叠异常复杂使得以水质的差异区分和判别不同含水层的难度加大，这些因素对8#煤轨道联巷的水质分析存在一定的影响。

5 水力联系分析

为了查清该区域太灰水各含水层间、太灰水与奥灰水的水力联系，在8#煤轨道联巷放水前后，通过对井下各观测站(孔)的涌水量、水压的分析和研究可以初步得出以下结论：

1) 为了解决太原组灰岩含水层对下组煤层的影响，已经施工11个疏放水钻孔(其中2个奥灰孔、9个太灰孔)，通过对这些钻孔的涌水量观测(均为2～5 m3/h),结合以往的资料相关结论，认为太原组L1～L5含水层相对富含水层为L4～L5，且横向水力联系相对较弱，但与8#煤轨道联巷L1～L3灰岩含水层的单孔涌水量60～70 m3/h相比较有很大的差别，说明太灰水富水性区域性较强。

2) 在8#煤轨道联巷放水前后，对其它观测站涌水量的观测可发现一部分观测站的涌水量发生了变化，如：FS6太灰水疏放钻孔漏水1～3 m3/h，8#煤轨道联巷停止放水区域内恢复水位后涌水量约1～2 m3/h. 8#煤回风联巷的探放水钻孔为干孔，8#煤轨道联巷停止放水区域内恢复水位后涌水量约1～2 m3/h.8#煤轨道联巷的1#放水孔无水，8#煤轨道联巷停止放水区域内恢复水位后涌水量约10 m3/h.说明区域小范围内L1～L3灰岩含水层岩溶较为发育，水压传递迅速、水力联系较好。

3) 根据水压观测值绘制了放水后的双柳矿太灰水水位等值线图(图2)，另外，以2013年8月19日8#煤轨道联巷停止放水为分界线，还对井下施工的所有太灰水疏放钻孔的水压进行了整理分析，水压在放水前后有明显变化的有：距离1 400 m的G4太灰孔、距离260 m的8#煤回风联巷的探放水钻孔、5#放水孔(图3～5).

图2 双柳矿太灰水水位等值线图

图3 距离8#煤回风联巷1 400 m的G4太灰孔示意图

综上所述，太原组灰岩含水层的岩溶裂隙发育不均一，富水性差异性较大，8#煤轨道联巷的疏水影响半径较大，太灰水在局部范围内有统一的流场，水位标高东北高、西南低，径流方向由东北—西南，该区域的水位恢复速度快，表明径流条件较好。

6 采取的防治水措施

8#煤轨道联巷必须穿过太原组的L1～L3强含水层,根据目前情况来看，如不堵截水源，将给巷道的施工带来很大困难和危害，甚至无法施工，该矿将根据疏放太灰水效果决定是否采用注浆堵水。

图4 距离8#煤回风联巷260 m的钻孔示意图

图5 5#放水孔示意图

7 结 语

1) 双柳矿8#煤轨道联巷通过探放水工程疏放太灰水近25万m3.

2) 进行了放水前后的地下水动态观测，分析、研究了该区域太灰水各含水层、太灰水与奥灰水的水力联系并编制了双柳煤矿太灰水水位等值线图，可为下一步采取有效的防治水措施提供依据。

[1] 煤炭科学研究总院西安研究院.双柳煤矿水文地质补充勘探报告[R].西安:煤炭科学研究总院西安研究院,2008.

[2] 裴兴军.层综合防治水措施及应用[J].煤炭工程,2008(11):25-27.

Comprehensive Water Control Measures and Application of No.8 Coal Roadway in Shuangliu Mine

ZHANG Jiagui

No.8 coal roadway is arranged in No.3 and No.4 coal seam floor in the lower section of Permian Shanxi Formation to the coal-bearing strata above No.8 and No.9 coal seam of Taiyuan Formation in the upper Carboniferous Taiyuan Formation. It is affected seriously by the L1～L5 limestone hidden water disaster. Based on the hydrogeological characteristics of the Shuangliu mine and the exploration and analysis of the water quality of the No.8 coal roadway, the factors of influencing the water quality analysis are obtained. By analyzing hydraulic connection among limestone water aquifer, between limestone water and ordovician limestone water are verified. Shuangliu mine limestone water level contour map is established. It provides the basis for effective water prevention and control measures.

Mine water disaster; Water exploration and drainage project; Water quality analysis; Hydraulic connection; Limestone water contour line; Water prevention and control

2016-05-29

张家贵(1981—)，男，山西山阴人， 2002年毕业于山西省雁北煤炭工业学校，工程师，主要从事地测技术管理工作

(E-mail)hyzfmkj@sina.com

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