小常煤业3号煤层导水裂隙带高度观测试验总结

2018-12-05程功

山东煤炭科技 2018年3期

关键词：导水裂隙煤层

程功

（山西煤炭运销集团长治有限公司，山西长治 046000）

1 概况

1.1 矿井概况

小常煤业井田面积16.6341km2，开采3号煤层，生产能力120万t/年，开采深度标高+650～+200m，正常涌水量在50m3/h，矿井涌水量最大值为109.29m3/h，矿井水文地质条件中等。

1.2 工作面概况

钻孔布置在30215工作面，该工作面长度为810m，宽度150m。2014年开始回采，至2016年底回采完毕。采煤方法为倾斜长壁综采放顶煤一次采全高采煤法，全部垮落法管理顶板。煤层厚度6.0～7.30m，底板标高为+520.0～ +581.0m。直接顶板一般为泥岩、砂质泥岩、局部为粗砂岩，厚为0～4.20m，平均厚2.24m；老顶为中砂岩及细砂岩，厚度为3.50～13.40m，平均厚7.70m，裂隙不很发育，顶板整体较平整，局部凹凸不平，为易冒落不稳定的顶板。底板为泥岩、砂质泥岩，属软弱型，底板较平整，局部凹凸不平。

2 钻孔施工

2.1 钻孔位置

钻孔位置距切眼长度622m，位于工作面塌陷主断面上。

2.2 施工情况

本次勘探工作于2017年1月6日开始，于2017年4月12日结束，施工1个钻孔，钻探总进尺365.10m，测井深度363.65m，注水试验11次，共采土样测试13组，井下电视2次。

3 导水裂隙带高度成果

3.1 简易水文观测成果

3.1.1 注水试验深度的选取

钻孔位置处3号煤层厚度6.85m，根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中导水裂隙带计算公式及周边矿井实际测定值，推测3号煤层开采产生的最大导水裂隙带高度为147m，设计孔深370m，3号煤层顶板埋深为363.15m，则3号煤层采空产生的最大导水裂隙带深度为216.15m。设计216.00m开始第一次注水试验。在钻孔钻进至216.00m后，校正孔深后为218.56m，所以在218.56m开始注水试验，每钻进5m进行一次注水试验。

3.1.2 注水试验

在218.56m开始，每钻进5m进行一次试验，218.56～240.00m区间五次注水试验的注水量分别0.02m3/h、0.03m3/h、0.2m33/h、0.43m3/h、0.45m3/h。所以在218.56～240.00m基岩段导水裂隙带未发育。

在孔深245m时注水量增大为1.025m3/h，是240m深度时注水量的2.28倍。结合冲洗液消耗量在孔深240m为0.12m3/m，在孔深245m为0.26m3/m，消耗量增大了1.17倍。综上，可以判断3号煤层导水裂隙带发育深度在240～245m之间，3号煤层顶板埋深为363.00m，可以得出3号煤层导水裂隙带最大发育高度在118～123m之间，本次取最大值123m，详见下表1、图1。

图1 钻孔水文观测曲线图

3.2 井下视频导水裂隙带观测成果

钻孔在钻进至354.21m进行了第一次井下视频，视频层段为0～354.21m，主要对孔壁四周的裂隙进行了观测。根据观测结果，判断30215工作面3号煤层采空形成的导水裂隙带最大发育深度为240.144m，发育高度为122.856m。

图2 导水裂隙未发育基岩段井下视频资料

图3 导水裂隙带井下视频

表1 钻孔水文观测成果表

3.3 三维地震解释导水裂隙带成果

钻孔位置三维地震垂直30215工作面地震剖面，见图4。

图4 垂直采面地震剖面

经计算裂隙带最大高度位于采面侧向右前方，最大高度约151m，裂隙带最小高度为与侧面中间约128.2m。

3.4 周边矿井试验成果

根据小常煤业周边矿井王庄煤矿6206综放工作面“两带”高度观测试验中K1、K2、K3钻孔试验成果，K1、K2、K3孔导水裂隙带高度分别为114.67m、102.27m、114.87m。在综放工作面一次采全厚条件下的导水裂隙带发育规律，导水裂隙带呈现出两边高中间低的“马鞍型”。两边导水裂缝带发育高度(K1、K3)比中间（K2）大12.4m、12.6m。小常煤业钻孔位于30215工作面采空区中间，根据王庄煤矿实测数据，30215工作面采空形成的导水裂缝带最大发育高度两侧应大于中间12.4～12.6m。

综上所述，注水试验、简易水文观测导水裂隙带高度成果为123m；井下视频观测成果为122.856m；三维地震解释导水裂隙带高度成果为128.2～151m。30215工作面两侧导水裂隙带应比中间大12.4～12.6m，本次取最大值12.6m，根据本次导水裂隙带观测成果，参考三维地震解释成果，确定30215工作面两侧导水裂隙带最大发育高度为135.6m。