湖下深部下组煤开采水灾害防治技术研究

张校+朱宗磊

摘 要：滨湖煤矿16煤开采随深度增加，为了解决底板层压水威胁，提出水害综合防治技术保障161采区深部区域煤层的安全开采。

关键词：水害；奥灰水；综合防治

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.256

1 问题的提出

滨湖煤矿16煤开采的过程中，多次出现涌（突）水现象，而且随着开采向西部发展，深度逐渐增加，底板奥灰承压含水层水压也越来越大，奥灰岩溶水的突水危险性也随之增大，给矿井16煤的安全生产带来了严重的隐患。因此，对深部矿井16煤开采提出水害综合防治技术体系，保障16煤深部区域煤层的安全开采。

2 矿井水文地质概况

枣矿集团滨湖煤矿所属水文地质单元为三面阻水，一面局部有侧向弱补给的水文地质单元。由于本区为封闭型水文地质单元，上面广布第四系，各基岩含水层与大气降水无直接水力联系。影响16煤开采的主要含水层有直接顶板十下灰岩、底板十四灰和奥灰含水层，由于奥灰含水层厚度大，分布广，属于区域含水层，是威胁16煤安全开采主要的含水层。而且，自采区东向西16煤埋藏越来越深，底板奥灰含水层作用于煤层底板岩层的水头压力也随之增加，向西奥灰突水危险性也随之增大。16煤至奥灰间的隔水层主要由泥岩、粘土岩、砂质粘土、粉砂岩及灰岩组成，厚度42.59～60.92m，平均55.54m，16煤底板隔水层的岩性组合即为多层复合式软硬相间结构，具有较好的隔水作用。

3 深部开采水灾害综合防治技术

3.1 底板承含水层水文地质条件探查

开展水文地质勘查工作，查明各含水层的水文地质条件。可利用井下物探、钻探手段探查16煤顶、底板水文地质条件，在井下物探工作的基础上，在富水区域进行井下钻探工作。在分析探查煤层底板地质、水文地质条件成果的基础上对巷道掘进、工作面开采的安全性进一步进行评价。

（1）井下物探。在采区和工作面开拓巷道形成后，要对受底板奥灰突水威胁的工作面进行底板水文地质条件探查。采用先进的物探手段圈定奥灰富水区域，探查富水程度。对探测异常区进行打钻验证，并对富水区域进行井下放水，减少水头压力。井下物探的施工也要与井下钻孔施工相互结合，发挥最大效益。建立起物探“巷道-线”、“工作面-面”的水文地质条件探查与防治技术。

（2）井下钻探。井下布置钻孔应考虑不同的深度，不同地段，结合巷道布置等因素进行综合选择，每个孔深度都应达到奥灰含水层，施工的井下钻孔应尽可能结合其他目的布置，做到一孔多用。从施工的钻孔中选留十四灰观测孔、奥灰观测孔，与已有的长观孔组成观测系统，对十四灰、奥灰水位进行动态监测。利用施工的井下钻孔、已有的水文觀测孔进行奥灰放水试验，探查奥灰、十四灰的水文地质条件、奥灰与十四灰的水力联系。

（3）井下放水试验。在井下钻孔及井田水文地质观测系统基本建立的基础上，根据各个钻孔的实际涌水量进行一次奥灰井下放水试验。主要目的是查明十四灰与奥灰之间的水力联系；查明奥灰含水层富水性及补径排条件。

3.2 建立和完善矿井水文观测系统

水文地质观测系统由水文地质观测孔和水位（压）遥测系统构成。建立水文地质观测系统的目的是及时进行奥灰水文动态系统的观测，掌握奥灰水文动态，为防治水决策提供基础资料。

3.3 疏水降压

十下灰是16煤的直接顶板和直接充水含水层，含水层水不需要任何通道就可以直接进入到巷道和工作面，水量小，富水性差，自身补给有限。可采取疏干的方式防治十下灰水。

十四灰在16煤底板以下，为16煤的间接充水含水层。利用目前16煤巷道，在排水能力允许的前提下，在十四灰富水性探查的基础上，在富水区域施工探水孔，疏放十四灰水，降低水头压力。在十四灰疏降时，疏降要和探查结合起来。本区所属水文地质单元为三面阻水，一面局部有侧向弱补给的水文地质单元。从较大范围来讲奥灰是一个封闭块段，因此奥灰具有疏降的大环境。

3.4 合理留设断层煤柱

开采过程中要采取措施防止断层带突水。在探查煤层底板地质条件的基础上，针对地质构造，按照不同的落差留设防水煤柱。

3.5 局部注浆加固封堵断层水害防治技术

由于断层落差大，岩石破碎，造成涌水增大，且过断层时易发生大面积塌落、冒顶，给巷道施工造成很大困难，严重影响施工进度，采用打钻注浆堵水加固措施可保证巷道的顺利掘进。

3.6 改革采煤方法

改革采煤方法，合理选择开采方法和开采技术，关键是选择能减小底板采动破坏程度的采煤方法及工艺，而减小底板采动破坏深度的关键是减小开采引起的矿山压力。

3.7 完善排水系统

目前161西采区已建立起水仓和排水系统。巷道、工作面涌水进入161采区水仓后经161集中运输巷—-465轨道石门和-465轨道大巷进入中央水仓，然后排至地面。

3.8 进行井下探放水工作

在采掘过程中，发现水患险情，应及时发出水害通知单，并报告矿调度室，通知可能受水害威胁地点的人员撤到安全地点。采掘工作面探水前，必须编制探放水设计，确定探水警戒线，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害等安全措施。

4 结论

（1）采用了底板水害综合防治关键技术措施，主要包括：总结了钻探“点”+物探“线-巷道”+“面-工作面”的水文地质条件探查思路，建立和完善矿井水文观测系统，合理留设断层煤柱，局部注浆加固封堵断层水害防治技术，完善排水系统，做好探放水工作等综合防治技术措施，保证矿井16煤的安全开采。

（2）对16煤开采的防治水工作起到有效指导，对解放更多的受水威胁的煤炭资源和延长矿井服务年限、矿井可持续发展均有重要的理论和现实意义。同时也可为本矿其他采区及滕南矿区其他矿井矿井防治水技术具有良好的借鉴意义。

参考文献：

[1]李冲.深部矿井奥灰水害防治技术[J].煤矿安全，2016，47（05）：101-103.

[2]董昌乐，牟培英，李泉新，方俊，赵建国，郝永进，郑德志.煤层底板注浆加固钻孔施工技术及发展趋势[J].煤炭科学技术，2014（12）.

作者简介：张校（1964-），男，山东枣庄人，本科，助理工程师，现任枣矿集团滨湖煤矿生产矿长助理，主要从事采矿技术研究、管理工作。