下梨园煤业40101综放工作面顶板水防治技术

张仕同，孟海翔，霍昌，杨洋，王凯

(山西朔州平鲁区茂华下梨园煤业有限公司，山西 朔州 036800)

下梨园煤业40101综放工作面顶板水防治技术

张仕同，孟海翔，霍昌，杨洋，王凯

(山西朔州平鲁区茂华下梨园煤业有限公司，山西 朔州 036800)

分析了下梨园煤业40101工作面顶板上覆岩层水文地质情况，结合采区地质及工作面顶板岩层结构，预测了工作面顶板涌水类型。通过综合采用物探、钻探、化探相结合的探测手段，查明了富水异常区，验证了顶板涌水来源，预防了工作面顶板水害事故。生产实践证明了“物探先行、钻探验证、化探跟进”的科学性。

工作面；岩层结构；顶板水；涌水类型；覆岩层；物探；钻探；化探

1 工作面概况

山西朔州平鲁区茂华下梨园煤业有限公司(以下简称下梨园煤业)40101综放工作面位于4煤层401采区南部，为401采区首采工作面，其煤层底板标高1 243～1 276 m，煤层倾角平均-3°，平均煤厚9 m，走向长1 620 m，倾向宽150 m，面积243 000 m2。

2 地质与水文地质概况

2.1 地质概况

401采区位于井田4煤层中，东邻401采区回风巷，西至井田边界，南邻中煤平朔集团井工三矿，北邻40102掘进工作面，煤厚9.07～16.80 m，平均13.48 m，煤层顶板为泥岩、中砂岩，底板为砂质泥岩、细砂岩。40101综放工作面总体为一走向NEE、倾向SSE的单斜构造，地层产状平缓，倾角在2°～5°之间变化，掘进揭露一条落差2.7 m正断层。

2.2 水文地质概况

2.2.1 地表水及河流

井田内无地表季节性河流，中部发育向北倾斜的主冲沟，各大小冲沟平时基本干涸无水，唯雨季时才汇集洪水，由井田东西两侧向中部主冲沟汇聚，最后向北排出井田，辗转注入马关河。

2.2.2 含水层

(2)二叠系下统山西组和下石盒子组砂岩裂隙含水层组因埋藏浅，近地表岩石均已风化，属风化裂隙水。据邻区东露天勘探区西北部边界的D701号钻孔抽水资料，单位涌水量为0.000 5～0.002 8 L/(s·m)，渗透系数k为0.002 340～0.005 207 m/d，水位标高为1 224.00～1 358.35 m，该含水层组富水性弱。

(3)第四系松散岩类孔隙含水层组广泛分布于井田内，一般厚度为0～54.0 m，平均33.5 m。岩性上部为浅红色亚粘土、砂质粘土，含多层钙质结核，底部为砂砾石间夹少量粘土，孔隙发育，连通性好，透水性强，含水较丰富，富水性中等，为近地表一个较好的含水层。

3 顶板水防治方法

工作面回采前严格按照“预测预报，有掘必探，先探后掘，先治后采”的原则，采取“物探先行、钻探验证、化探跟进”的综合探测手段[1]。

3.1 超前物探

2013年4月，井田中部划定区域开展地面瞬变电磁勘探工作，对40101综放工作面顶板富水性进行了探查。通过本次地面瞬变电磁勘探，圈定了40101综放工作面顶板砂岩K3，K4砂岩含水层局部富水异常区。

(1)圈定了4煤层上覆的K4砂岩局部富水异常区Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ(如图1所示)。其中异常区Ⅰ，Ⅱ高程在1 295～1 315 m，距离4煤层垂高38～58 m；异常区 Ⅲ 高程在1 310～1 330 m，距离4煤层垂高40～60 m。

(2)圈定了4煤层直接顶K3砂岩局部富水异常区3(如图1所示)，异常区3的高程在1 275～1 290 m，距离4煤层垂高2～17 m。

图1 40101工作面物探富水异常区平面位置示意

3.2 钻探验证

(1)正常段富水性探查。40101综放工作面顶板富水性探查布置在40101运输顺槽与40101回风顺槽。两顺槽各从切眼开始每50 m布设1个钻场，对40101综放工作面顶板砂岩含水层进行超前探查，每个钻场按要求布置5个钻孔。按计划布设钻场64个，设计工程量24 448 m，已完成工程量18 008 m。

(2)物探富水异常区钻探验证。对顶板K4砂岩物探富水异常区施工补探钻孔，首先施工物探异常区中心验证孔，钻孔终孔位置穿过物探异常区垂高10 m，根据中心钻孔出水情况确定加密钻孔布置程度，直至物探低阻异常区得到充水探查与疏放。施工出水钻孔16个，共疏放顶板水41 840 m3。

3.3 化探跟进

表1 40101工作面水质化验成果

4 顶板水防治效果

下梨园煤业40101综放工作面顶板水防治工作综合采用了物探、钻探、化探相结合的探放水技术手段，在物探阶段布置了测点350个，探查出富水异常区4个，异常区面积81 922 m2；钻探阶段布置钻场64个，完成钻进工程量18 008 m，疏放顶板裂隙水41 840 m3；水质化验5次，排除老空水隐患。系统科学地开展了该工作面水害防治工作，避免了工作面顶板水害事故[2]。

5 结论

(1)40101综放工作面顶板砂岩含水层局部富水异常区物探成果准确，为探放设计施工提供了科学依据。

(2)井下钻探施工验证了煤层顶板富水性，疏放了顶板砂岩裂隙水，排除了顶板水害隐患，为下梨园煤业安全生产打下了坚实基础。

(3)水质化验结果与水源类型预测相吻合，提高了探水的可靠性和验证率。

(4)40101工作面涌水主要以顶部砂岩裂隙水为主，第四系水对煤层顶部砂岩裂隙水有一定的补充作用，回采工作面涌水预测时应予以考虑。

[1]国家安全生产监督局，国家煤矿安全监察局.煤矿防治水规定[M].北京：煤炭工业出版社，2009.

[2]国家煤矿安全监察局.中国煤矿水害防治技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2011.

(本文责编：白银雷)

张仕同(1967—)，男，山东莱芜人，总工程师，高级工程师，从事采掘及地测防治水方面的工作(E-mail:15110829643@163.com)。

孟海翔(1980—)，男，山东泰安人，副总工程师,工程师，从事地测防治水方面的工作(E-mail:xzmkmhx@126.com)。

霍昌(1974—)，男，山西朔州人，地测科科长，助理工程师，注册安全师，从事地测防治水工作(E-mail:623924852@qq.com)。

杨洋(1985—)，男，山东泰安人，生产技术部主任，工程师，工学硕士，从事采掘工作(E-mail:394580743@qq.com)。

王凯(1990—)，男，河北衡水人，助理工程师，从事煤矿防治水工作(E-mail:1039850425@qq.com)。

TD 82-9

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1674-1951(2017)11-0057-02

2017-09-11；

2017-10-11