摘要：本文通过对矿井710采区综采工作面开采复杂条件下水文情况分析，针对山西组10煤层开采所受到的底板灰岩承压水和顶部7煤层采空水害提出了科学的综合治理方法，且取得了较好的治理效果，实现了工作面安全开采。
关键词：灰岩承压水；采空水；治理
1．工作面地质概况
71001工作面是西710采区的首采面，综采回采工艺，工作面工作面平均长285m,宽115m,储量18万吨，工作面上、下标高为-560~-603m。根据工作面机、风巷及切眼揭露，该工作面范围内煤层较稳定，工作面平均厚度为3.5m。煤层倾角10-25°平均20°。
依据工作面钻探显示10煤层距底板一灰45～53m，距三灰约60-63m，三、四灰富水性极强，钻孔探查得知，一般三、四灰单孔出水量在60-100m3/h之间，静水压力达4.5Mp，直接回采时底板突水的可能性极大。另外10煤层上部的7煤层在2016年已经部分回采，层间距70-85m之间，7煤采空区积水面积12965m2，积水量13483m3。如果不采区措施直接回采，也可能对71001工作面开采带来极大的危害。因此，开采前必须对以上两种水害进行有效治理，才能确保工作安全生产。
2．工作面开采综合水害治理
2.1工作面物探异常区、薄弱带验证
71001工作面回采前委托相关资质单位对71001工作面进行了无线电波透视探测，成果显示工作面底板范围内有3处低阻异常区。《工作面无线电波透视探测成果报告》未发现陷落柱及隐伏构造，煤层连续较好。
根据《71001工作面顶、底板进行了瞬变电磁探测》成果，对顶、底板异常区编制了钻探设计 ，分别对二个底板异常区进行了钻探工作。区钻探成果：YC2-1异常区1#孔在揭露一灰时水量无水，10煤层底板至一灰层间距47m，层位正常。2#孔在揭露一灰时水量5 m³/h，水压1.0 MPa ，10煤层底板至一灰层间距47m，层位正常。YC2-2异常区1#孔在揭露一灰时水量1 m3/h，10煤层底板至一灰层间距47m，层位正常；四灰水量80 m3/h，10煤层底板至四灰层间距73m。
顶板砂岩裂隙钻孔及异常区钻探成果：YC1-1异常区1#孔施工结束水量5 m³/h， 2#孔无水。YC1-2异常区1#孔施工结束水量0.5 m³/h， 2#孔水量1 m³/h。YC1-3异常区1#孔、2#孔无水。
钻探71001工作面顶板砂岩水疏放孔，1#、2#、3#孔均无水。
根据施工的钻孔实测资料，物探异常区范围内地层正常，无异常现象，后期封闭前又进行了局部底板地段注浆加固，以增强10煤层底板的抗击水压的强度。
2．2 底板灰岩水放水试验及疏水降压效果：
放水试验：12月03日中班打开3#孔，观测1#、2#孔、4#孔。12月5日夜班各钻孔观测值： 1#钻孔压力2.36MPa，2#钻孔压力2.16MPa，4#钻孔压力1.84MPa。4#孔压力稳定在2MPa 以下8小时后，符合《71001工作面放水试验》要求，12月5日早班停止第一阶段。第二阶段58小时后仍不能达到效果，停止此次放水试验，补孔后重新开始补充试验。
第二次放水试验于2019年1月14日中班开始，1月14日中班打开71001工作面2#放水孔及部分打开5#放水孔，1月17日中班各钻孔观测值：1#钻孔压力2.16MPa，3#钻孔压力1.98MPa，4#钻孔压力2.53MPa。710采区下车场测水量为105m³/h。3#孔压力稳定在2MPa以下达8小时，符合放水试验的压力要求，补充放水试验第一阶段结束。然后关闭2#孔，打开5#孔，12小时后由于压力持续稳定，打开1#孔增加放水量。1月20日中班各钻孔观测值：2#钻孔压力2.0MPa，3#钻孔压力2.03MPa，4#钻孔压力2.62MPa。2#孔压力降至2.0MPa以下达8小时，符合放水试验方案要求，停止此次放水试验。
放水期间实测水温均为23摄氏度，水质化验成果均为太灰水。
放水试验期间510采区水文观测孔及地面10-2钻孔数值变化明显，610水压数据变化不明显，该区域内太原组灰岩水之间水力联系较发育；地面水源井水位数据变化不明显，区域内太原组灰岩水与奥陶系灰岩水不沟通。通过放水，区域内水压下降明显。
1.1 71001工作面第二次放水试验成果折线图
2.3 71001工作面顶板7煤层采空水害治理
依据《西572采空区积水治理方案设计》，编制《西572采区皮带下山排水方案》和《71001工作面机巷探放西572采空区钻孔设计及施工安全技术措施》，西572皮带下山合计排水6397m3，71001工作面机巷钻孔疏水水量合计9025.2 m3，通过上述计算成果和人工观察，西572采区皮带下山无积水已经排完，与疏水资料基本吻合。
受71001工作面回采影响的采空区积水，通过排水和钻孔疏放完毕，且通过钻孔验证，符合开采条件，西572采空区积水对71001工作面回采无影响，可实行安全开采。
3、结论
综合结论：
（1）运用钻孔对物探异常区，薄弱带验证，并钻孔局部注浆改造后，底板岩层得到了加固，物探异常区由含水层变为隔水层，增加了隔水层厚度和抗水压强度，突水系数明显降低。
（2）71001面疏水降压后工作面的突水系数符合《煤矿防治水规定》底板破坏地段突水系数临界值小于0.06MPa/m。已符合《煤矿防治水细则》的要求
（3）对工作面顶部7煤层采空水同时运用了水泵沿废旧巷道追排水和工作面顶部钻孔放水的综合治理方法，通过了工作面开采前的水害治理效果验证 。
综上，通过以上水害综合治理方法的应用和实践，最终实现了刘东矿井71001综采首采面的安全回采。
参考文献
[1]毕永华,韩晋平;朱仙庄煤矿综放开采防水煤岩柱留设[J];新技术新工艺;2011（4）。
[2]韩亚春;朱庄煤矿“带压开采”技术防水患[N];经理日报;2009年。
[3]胡春岭;里彦矿灰岩水对下组煤安全开采影响的研究[D];山东科技大学;2005年。
作者简介：吴义北（1981，04-），男，安徽淮北人，硕士研究生，毕业于中国矿业大学，地质学专业。现工作单位为新光集团公司生产技术部副主任、地测科长，负责集团矿井地质及水文地质、矿井防治水工作。
论文作者:吴义北
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2018年9月上
论文发表时间:2019/5/9
标签：工作面论文; 钻孔论文; 煤层论文; 底板论文; 水量论文; 采区论文; 水害论文; 《新材料.新装饰》2018年9月上论文;