某矿120803综采工作面导水断层超前探测分析

2018-10-16梁晓钢

现代矿业 2018年9期

梁晓钢

(山西汾西矿业(集团)有限责任公司柳湾煤矿)

1 工程概况

某矿120803综采工作面位于1水平2采区，该工作面东至设计切眼，西至设计停采线，南至工作面设计胶带顺槽，北至工作面设计轨道顺槽。该工作面东临F32断层，西临F211断层及8#煤层集中上山，南临东三集中大巷，北临120802回采工作面，东、西、南三面煤层均为未采区，工作面上方为121102工作面和121301工作面采空区。该工作面设计轨道顺槽可采走向长约为1 320 m，预计轨道顺槽开采标高为-654.8～-605.9 m；设计胶带顺槽可采走向长约为1 320 m，预计胶带顺槽开采标高为-738.1～-694.9 m；设计工作面倾向长280.2 m。该工作面地表主要分布有农田、沟渠、村庄、公路等，受开采影响的村庄有毛圩子、大李庄和卢老庄等村庄，济河从该工作面东北边界北东方向穿过，地面标高24.8～25.6 m。120803综采工作面平行于煤层走向布置。根据120802胶带顺槽和120801工作面回采揭露的实际资料以及钻探、物探资料综合分析，对该工作面掘进影响的断层有7条(表1)。120803综采工作面顶板砂岩水是工作面掘进期间的直接充水水源。根据现有的井巷资料分析，煤层顶板砂岩富水性不均一，局部含水[1]。工作面掘进过断层及其附近裂隙发育地段时，巷道可能会出现滴淋水现象。120802工作面回采结束后，低洼处可能有采空区积水，可能威胁120803轨道顺槽安全掘进。

(1)推覆体片麻岩含水层。推覆体片麻岩岩性由灰绿色角闪片麻岩、肉红色花岗片麻岩以及杂色混合片麻岩组成，岩性致密，坚硬，裂隙发育不均，中、上部风化带裂隙发育，富水性相对较强，下部裂隙发育较少，富水性相对较弱。根据风检孔抽水资料，单位涌水量q为0.007～0.104 1 L/(s·m)，富水性弱—中等。工作面附近地面补勘钻孔中，仅0702孔在片麻岩中部发生漏水，漏失量为4 m3/h。111300工作面距离上覆推覆体片麻岩55.5～79.6 m，根据煤层平均厚度(7.2 m)计算的冒裂带高度约为65.8 m。工作面开采过程中冒裂带将会波及片麻岩底部，但工作面掘进期间顶板破坏范围较小，不会波及到片麻岩底部，但该片麻岩裂隙水可能通过隐伏构造及导水裂隙对13-1#煤层顶板砂岩含水层进行补给，从而成为120803综采工作面掘进期间的间接充水水源。

表1 影响120803综采工作面掘进的断层参数

(2)推覆体寒武系灰岩含水层。120803综采工作面上覆推覆体寒武系灰岩仅分布于工作面外段(5#线以东，工厂保护煤柱以内)，厚0～20 m，与工作面间距大于63 m。该含水层以灰岩为主，富水性不均一。由111304、111305工作面开采实践可知，寒武灰岩局部富水性较强，工作面掘进期间虽然不会波及该含水体，但是外段巷道掘进期间该含水体可能会对13-1#煤层顶板砂岩进行补给从而间接充水。

(3)推覆体夹片含水层。120803综采工作面上覆推覆体夹片含水层主要分布于5#～6#线，该段地层厚0～78 m，煤层顶板到夹片底界面的最小距离约为2.4 m(5#线附近)。工作面范围内夹片地层岩性以砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤为主，仅局部区域顶部含有1层厚约4 m的石炭系太原组灰岩，总体富水性弱—中等且不均一，正常情况下不会对工作面安全掘进造成影响，但由于夹片底界距离工作面较近，工作面掘进期间需要加强探测。

(4)断层水。由于工作面距阜凤逆冲断层及下夹片较近，受推覆构造的影响，附近次级构造发育，可能存在隐伏构造。根据井田资料，阜凤逆冲断层及下夹片断层带自然状态下富水性弱，为弱含水或不含水的断层带。但是受到已开采工作面的影响，这种状态将会受到破坏而可能变为含、导水，从而影响到工作面安全掘进。

(5)13-1#煤层顶板砂岩裂隙水。120803综采工作面顶板20 m范围内砂岩平均厚度约为9.7 m，平面上呈现北厚南薄的特征，岩性以粉、细砂岩为主，该含水体富水性不均一，局部富水性较强，以静储量为主，为工作面掘进期间的直接充水水源。

(6)钻孔水。原120802工作面1#探巷施工的探侧上覆夹片地层的钻孔从120803工作面机巷上方穿过，该钻孔由于施工时出水未进行注浆封堵，虽然该钻孔目前无水且120802工作面过该探巷时探巷内无水，但不排除由于施工时间较久，钻孔内被堵导致出水通道被封堵的可能。为保证巷道掘进安全，在巷道掘进至该钻孔附近时应严格执行“先探后掘”的工作思路。

2 超前探测

本研究超前探测采用共轴偶极装置，接收线圈距离迎头位置1 m，收发距设置为8 m，受掘进巷道空间限制，采用1.5 m×1.5 m矩形发射线框，以24 V外接电源作为供电电源[2-4]。由于掘进巷道沿着倾角10°方向，探测的方向为仰角10°、仰角30°、仰角50°及俯角10°、俯角30°、竖直方向[5]。每个探测方向设计的探测角度为左50°至右50°(图1)[6-8]。

探测表明，在巷道前方顶板仰角50°斜面19 m和55～100 m处岩层视电阻率相对较高，为正常岩层反映；19～55 m处岩层视电阻率相对偏低，反映该层段岩层含水性较弱。在巷道前方顶板仰角30°斜面0～20 m和56～100 m处岩层视电阻率相对较高，为正常岩层反映；20～56 m处岩层视电阻率相对偏低，反映该层段岩层含水性较弱。在巷道底板仰角10°斜面0～30 m和56～100 m处岩层视电阻率相对较高，为正常岩层反映；30～56 m处局部岩层视电阻率相对偏低，反映该层段岩层含水性较弱。在巷道底板俯角30°斜面岩层视电阻率相对较高，为正常岩层反映。在巷道前方顶板俯角30°斜面上0～20 m和56～100 m处岩层视电阻率相对较高，为正常岩层反映；20～56 m处岩层视电阻率相对偏低，反映该层段岩层含水性较弱[9]。在巷道迎头竖直面上，前方0～20 m和55～100 m处岩层视电阻率相对较高，为正常岩层反映；20～55 m处岩层视电阻率相对偏低，反映该层段岩层含水性较弱。