浅析采掘工作面水害的综合防治

摘要：针对矿井开采水平向深部延伸水害威胁日趋严重，防治水工作越加艰难的问题，根据矿井水文地质条件，对矿井综合防治水技术进行研究改进，坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”原则，采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施，围绕“探和排”等综合防治水技术展开研究，确定顶底板充水情况，采用物探结合钻探查明赋水性，优化放水钻孔施工设计和定位，合理布置，提前疏水降压，减少采掘工作面水害影响，效果显著。

关键词：水害；防治；物探；放水钻孔

【中图分类号】TD745+.2【文献标识码】B【文章编号】2236-1879（2017）12-0180-01

綠水洞煤矿自1981年12月投产至今已历时30多年，采用阶梯平硐开拓方式进行开采。随着开采深度逐渐增加，矿井灾害逐渐升级，特别是在水害方面，对矿井的威胁日趋严重，尤其是下一步矿井延伸至+150m水平，采用暗斜井开拓时水害的影响将更为突出。矿区内地层岩性主要为可溶性碳酸盐岩，碎屑岩次之。可溶性碳酸盐岩地层，岩溶发育，数量众多。矿井开拓大巷布置于强含水层茅口组上部（煤层底板以下），茅口组（P2m）顶部有沉积间断面，经风化溶蚀后，岩溶孔洞！岩溶裂隙十分发育，构成层状岩溶强富水带，成为煤层的下伏岩溶强含水层。

1技术方案的制定

现今物探技术已经非常成熟，为更准确地探明周边水体赋存状况，先利用物探可探明赋水异常的区域，然后在以钻探针对该区域进行探测，减少盲目利用钻探消耗的人力、物力，物探结合钻探的方式也增加了探测不明水体的准确性。绿水洞煤矿为大水矿井，水文地质条件复杂，在前期開采过程中，多次受水害威胁，对生产影响很大，所以，开展探明赋水状况及治理的技术研究就显得尤为重要和迫切。

（1）掘进工作面物探采用瞬变电磁仪。瞬变电磁法测量装置由发射回线和接收回线两部分组成，工作过程分为发射、电磁感应和接收三部分。当发射回线中通以阶跃电流I，发射电流突然由I下降到零，根据电磁感应理论，发射回线中电流突然变化必将在其周围产生磁场，该磁场称为一次磁场；一次磁场在周围传播过程中，如遇到地下良导电的地质体，将在其内部激发产生感应电流，又称涡流或二次电流，由于二次电流随时间变化，因而在其周围又产生新的磁场，称为二次磁场。由于良导电地质体内感应电流的热损耗，二次磁场大致按指数规律随时间衰减，形成瞬变磁场，二次磁场主要来源于良导电地质体的感应电流，因此它包含着与地质体有关的地质信息，二次磁场通过接收回线观测，并对观测的数据进行分析和处理，对地下地质体的相关物理参数进行解释。

（2）采煤工作面物探采用音频穿透仪进行探测。由于地下各种岩（矿）石之间存在导电差异，影响着人工电场的分布形态。矿井音频电透视法就是利用专门的仪器在井下观测人工场源的分布规律来达到解决地质问题的目的。

从电性上来分析不同岩性的地层，其一般规律为煤层电阻率值相对较高、砂岩次之、粘土岩类最低，即泥岩、粘土岩、粉砂岩等与煤层的导电性差异明显。由于煤系地层的沉积序列比较清晰，在原生地层状态下，导电性特征在纵向上有其固定的变化规律，而在横向上相对比较均一。当存在构造破碎带时，如果构造内不含水，则其导电性较差，使局部电阻率值增高；如果构造含水，因其导电良好，相当于存在局部低电阻率值地质体。一旦存在断层、陷落柱等地质构造，无论其含水与否，都将打破地层电性在纵向和横向上的变化规律。这种变化特征的存在，为以导电性差异为应用基础的矿井音频电透视技术的实施提供了良好的地球物理前提。

2组织实施情况

（1）陷落柱探测：根据上部和下部揭露的水文地质情况，预计巷道前方陷落柱大概位置。根据《煤矿防治水规定》对巷道进行物探及钻探全覆盖，待巷道施工至距陷落柱30m处停头，并进行下步设计和探测，要求在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形布置探水钻孔，并且钻孔终孔位置以满足平距3m为准，待探清前方构造具体情况，制定专项措施后才能继续施工。

（2）放水钻孔施工：由于断层、裂隙或工作面回采后破坏煤层顶板，导通上部含水层，造成采煤工作面机、风巷或掘进工作面积水。根据积水情况，收集巷道积水区及低洼段位置；根据两巷道坐标高程计算开口处至机、风巷积水区定点贯穿方位、角度，在大巷或瓦抽抽放巷施工放水钻孔导通风巷或机巷低洼点，形成畅通的过水通道，解决巷道水患问题。

（3）强含水层探测：根据《煤矿防治水规定》要求，在大巷施工中做到钻探、物探全覆盖、区域水文地质情况设计长距离探水钻孔，预计探放水压力及止水套管长度，一般采用直径75mm孔径钻杆，施工坡度为+1度，然后根据长距离探水孔探测资料确定前方水文！地质情况，如出现异常情况需待掘进至距异常区30m处进行下一步详探，待摸清前方具体地质情况后方可继续施工。

（4）工作面物探探测：工作面回采前需进行物探探测，主要探明工作面范围内K1煤层顶底板的积水分布范围、形态及其富水性的相对强弱等。利用瞬变电磁仪在工作面风巷每隔10m进行1次探测，瞬变电磁法探测风巷每个测点布置3个方向，即煤层顶板方向、煤层倾向方向、煤层底板方向。根据综合探测值输入软件形成视电阻率等值线分布解析结果图，以判定工作面富水情况。

（5）老空老窑水探放：根据上部工作面积水区、已知老窑采空位置，进行老空、老窑水探放。探水前编制探放水设计，确定探水警戒线，并采取防止瓦斯和其他有害气体危害、避灾路线等安全措施；根据水头高低、煤层厚度和硬度等确定钻孔的布置和超前距离。

3结语

采掘面水害综合防治技术研究，减轻了矿井水害威胁及防治水工作难度，物探结合钻探的探测方式，在巷道掘进时，使掘进前方水文地质条件更加明朗化，能够提前制定防治措施，提前疏水降压，极大地减小水害威胁。而物探对回采工作面及老空水的探测方式，能更清晰地探明水体赋存状况，利用钻孔对水体进行排放，减少钻孔的布置量，能更有效的对积水进行疏放。

参考文献

[1]煤矿灰岩防治水连通试验研究[J].方季，李璇璇.煤炭技术.2015（01）.

[2]基于复合含水层系统的工作面防治水技术研究[J].赵宝峰，王清虎，张卫军.煤炭技术.2015（01）.

[3]煤矿采煤工作面水害防治方法探讨[J].严强.煤.2014（12）.

[4]三维电法超前探在巷道掘进水害防治中的应用[J].徐佳，朱鲁，翟培合，夏银玲，郭凯.煤炭技术.2014（12）.

作者简介：孙可辉（1987.05-），男，河南巩义人，本科，毕业于河南理工大学，助理工程师。