工作面底板物探异常区检验孔施工设计及效果评价

田更午

【摘 要】 针对工作面底板突水问题，本文设计、布置了6个检验钻孔对工作面底板物探异常区进行验证。同时，对钻孔进行了注浆堵水，降低了工作面底板的突水危险性。结果表明，经过注浆施工以后，该工作面突水系数小于0.06MPa/m，基本消除了突水威胁，并建议在回风巷设立临时水仓，确保工作面回采的安全生产。

【关键词】 瞬变电磁;物探异常区;检验孔;工作面底板

【中图分类号】 TD1 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2019）05-0014-02

随着探测技术的发展，煤矿水害防治技术有了明显的提高，在探测富水区、水源、补给量以及补给通道性质等方面取得了很大进展。众多学者展开了广泛研究，尹尚先针对煤矿区突水问题，采用了结合物探技术方法，多源信息采集、相关信息的提取处理技术，对煤矿突水系统和富水性规律进行研究;常青以宁武煤田焦家寨煤矿52108工作面为研究对象，采用了音频电穿透、直流电测深和无线电波透视三种物探方法对工作面底板富水性进行了探测;时继虎则基于先进的GIS平台，对矿井水害信息管理进行了系统研究。本文以山西某煤矿为研究对象，通过施工设计工作面底板物探异常区的检验孔，对物探结果和施工效果进行了验证和评价。

1地质概况

1.1矿区地层与构造

山西某煤矿位于山西省长治市，设计生产能力为300万t/a，井田面积为32.02km2，东西方向长4560m，南北方向长7862m，主要开采3#煤层。根据勘探资料和矿井地质资料，由老到新依次发育奥陶系上马家沟组、峰峰组，石炭系本溪组、太原组，二叠系山西组、下石盒子组，新近系张村组和第四系地层。矿区位于文王山南断层和安昌正断层之间，呈走向NW的单斜构造，矿区内褶皱受断裂影響呈S形，断裂构造发育，造成矿井地质情况复杂。

1.2水文地质概况

矿区内含水层主要为奥陶系中统岩溶裂隙含水层、石炭系太原组薄灰岩含水层、二叠系砂岩裂隙含水层和新生界松散层孔隙含水层。隔水层主要为本溪组隔水层，以黏土泥岩、铝土泥岩和砂质泥岩为主，平均厚度达到12.01m;下、上石盒子组隔水层则主要以泥岩和砂质泥岩为主，平均厚度达到315.55m;新生界底部隔水层主要由黏土透镜体组成，结构相对疏松。

1.3工作面概况

在32331工作面回采范围内，地质构造相对简单，巷道掘进期间未揭露大的地质构造。32331工作面的直接充水水源来自于其顶板的砂岩裂隙含水层，富水性相对较弱，钻孔的单位涌水量为0.0105～0.0721L/（sm），对工作面的正常生产影响较小。间接充水水源来自于底板太原组灰岩含水层和奥陶系岩溶裂隙含水层，煤层底板距离太原组含水层约50m，距离奥陶系灰岩含水层约78.2m，根据矿井钻孔数据显示，太原组含水层水文标高约为+45m。通过计算可以得出，底板太原组含水层的突水系数T=0.0288～0.0459MPa/m。

2异常区检验孔设计方案

根据32331工作面瞬变电磁探测结果，在探测区内共探测出异常区3个（图1），其中32331工作面低阻M1富水异常区深度距离巷道底板下50-88m，32331工作面低阻M3富水异常区深度距离巷道底板下59-85m，32331工作面低阻M3富水异常区深度距离巷道底板下48-78m。

本次初步设计钻孔6个（图2），钻探进尺约698m，主要目的为验证32331工作面瞬变电磁探测的底板异常区结果，以便能够进一步查明异常区的水文地质情况，为采取疏放、封堵导水通道或注浆加固等加强隔水层强度方法提供依据，得以确保矿井的安全生产。32331工作面设计检验孔参数见表1。

3异常区检验孔施工效果评价

施工钻孔的出水量分析，出水量达到0-5m3/h的有4个，出水量达到5-10m3/h的有2个，占总施工钻孔数量的33%。由本次注浆情况来看，单孔注浆量最小为0.66t，最大达到1.02t，平均单孔注浆量达到0.84t。钻孔单孔最大出水量与注浆量关系如图3所示，单孔出水量和注浆量成正相关关系，即单孔出水量越大，所需的注浆量则越大，反之。出水量越小，则需要的注浆量越小。本次对物探异常区的钻孔注浆，达到了对异常区含水层裂隙有效充填的目的，减少了导水裂隙的出水率，加强了含水层的隔水性能，将其变为弱含水层或隔水层（图3）。

由32331工作面测得的奥陶系灰岩含水层孔口水压最大值为1.9MPa，依据突水系数计算公式可以得32331工作面的突水系数T=0.055MPa/m，小于0.06MPa/m，该计算结果表明，经过对物探异常区检验孔的注浆施工之后，工作面不再有突水的危险，可以确保工作面的安全回采。

4结论

本次针对某煤矿32331工作面底板物探探测出的3个异常区，设计了6个检验孔，并通过钻孔注浆堵水，实验结果表明，单孔出水量越大，所需的注浆量则越大，反之，出水量越小，注浆量越小，结果表明本次注浆效果良好，降低了物探异常区突水量，消除了异常区的突水危险性。

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