抚顺矿业集团老虎台 113006
摘要：老虎台矿73003工作面和73004工作面在开采时曾发生过3次透水事故，73005工作面空间位置与3次透水事故点最近，开采同样具有水害威胁。为实现该工作面安全开采，提前进行物探、钻探、巷探以及理论分析，科学准确评价水害威胁程度，制定并实施可靠可行的水害防治措施进行开采。目前已经安全结束回采，为其它工作面设计提供成功经验和理论依据。
关键词：富水性物探；异常区钻探、巷探；水害防治
1、引言
抚顺矿区老虎台井田为一轴向近东西的不对称向斜，北翼陡（倾角30°～60°），南翼缓（倾角15～30°），主采的本煤层为由2～38个分层组成的复合特厚煤层，煤层平均厚度58 m，煤层倾角0～90°。覆岩为绿色页岩和油页岩。矿井采用分层综放开采工艺。老虎台矿73003工作面和73004工作面在开采时曾发生过3次透水事故，其中，73003工作面透水总量约5000m3，73004工作面2次透泥浆总量约3000m3。为实现73005工作面的安全开采，老虎台矿提出了复杂多层采空区综合探测技术，实施了物探与钻探、巷探相结合，地面与井下相结合的立体综合探水方法，制定了防治矿井水的开采技术措施、探水措施和管理措施，确保了73005工作面的安全开采，为类似条件下的矿井水害防治提供参考。
2、73005工作面概况
2.1 相邻采区关系
73005工作面位于井田中部区西翼，走向长度328m，倾斜长160～180m，开采深度740～800m，煤层平均厚度17.6m，储量124.6万吨。工作面对应地表为沉陷回填区，无积水。
2.2 开采煤层及顶板特征
73005工作面开采本层煤4～5分层，煤层结构复杂。煤层走向N33°～88°W，倾向NW2°～57°E，倾角7°～20°，赋存稳定。煤层坚固系数f=2～3.0。上覆岩层为油页岩和绿色页岩，油页岩平均厚195m，绿色页岩平均厚530m。覆岩为泥质成分，结构致密，硬度中等，坚固系数f=3.5～4，具有一定的隔水作用。
2.3 地质构造特征
工作面内小断裂发育，均为走向或斜交正断层，落差1.0～10.0m。大型断裂F25断距20～100m，位于工作面的南侧70～90m；F18逆断层断距30～700m，F1逆断层地层断距大于1200m，位于工作面的北部及上方。
3、矿井水立体综合探测
3.1 TVLF物探
① 地面物探
为查明工作面上方覆岩的富水性，利用TVLF探水雷达进行地面探测，探测面积31.7万m2，测线33条，测点437个。经过探测，地表以下300m内地层低阻异常区域较少，330～600m地层低阻异常区域向深部扩展，范围扩大；620m以下低阻异常区域范围较大，异常区虽有局部被分割，但个别强低阻异常区域彼此连通。
② 井下物探
为了进一步确定覆岩富水性，在回风顺槽、运输顺槽和开切眼利用TVLF探水雷达，探测工作面上方150m高度范围内覆岩富水性。经过探测，工作面上方0～50m范围内发现多处异常区，其中密集异常区3个，分布在开切眼和南、北顺槽西部上方20～50m范围内。工作面上方50～150m范围内发现3处密集异常区，异常区高度30～129m。地面和井下TVLF相互验证探测表明工作面上覆岩层中存在低阻异常区，造成低阻异常的原因可能是本身岩性电阻率较低，或者覆岩存在积水。
3.2 钻探
在地面和井下物探结果的基础上，在73005工作面巷道掘进准备期间，分别由运输顺槽、开切眼和尾巷向73001采空区、73004工作面“6.21”停采位置及运输顺槽实施探水钻孔66个，累计钻探进尺955m。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆钻孔均未发现旧巷、采空区存有积水。73005工作面生产准备结束形成通风系统后，向物探异常区、旧采迹施工30个探水钻孔，探测最大深度98m，最大高度30.3m，累计钻进1036m，未发现积水。
3.3 巷探
为进一步查明物探异常区的富水情况，2013年9月～11月，在73005工作面中部顶板（73001采空区底板）以下5～7m处，近东西方向补充设计并施工一条工艺巷。巷道掘进距73001采空区预留4m煤柱停止掘进，施工3组6个探放水钻孔，钻探取73001采空区旧采迹煤岩样3组，经化验含水率较低，水分值为5.8～6.4%，表明采空区和物探异常区无积水体。
3.4 钻探、巷探结果
TVLF雷达探测工作面上方采空区和覆岩存在异常区，经钻探验证采空区和异常区无积水。巷探未发现煤岩层和采空区有积水情况，通过钻探采取的采空区松散体岩样测试也表明采空区无积水。针对物探结果具有多解的特性，综合采用了钻探、巷探进行了进一步的检验，确定73005工作面上覆岩层及邻近采空区无积水，其开采不受水害威胁。
4、工作面富水性分析
4.1 覆岩导水裂隙带计算
73005工作面位于F1断层下盘法线距离248m，其正上方及南北侧煤层开采充分，工作面东部煤层采出厚度56m，西部煤层采出厚度62m，按照裂采比1：6.5推算，本区开采预计覆岩导水裂隙带高度364～403m，达到了绿色页岩。由于绿色页岩具有一定的隔水性能，冲积层孔隙水对地层的渗透作用较小，导水裂隙带无充沛水源补给，因此判断工作面上方采空区不具备充水条件，采空区无积水。
4.2 73005工作面与透水点关系
73005工作面东西方向，与73004停采位置留设40～43m（“6.21”透水点）隔水煤柱，下端头距73003工作面“3.10”透水点平面距离172m，按走向岩层移动角51.3°计算，只影响68002西已采区，与73004工作面、73003工作面透泥点、采空区未发生水力联系，确认73003工作面“3.10”透水点、73004工作面“6.21”透泥浆点对本区开采不构成水害威胁。
4.3 地质构造
73005工作面巷道掘进准备和相邻的68001西、68002西、73001工作面开采实见，揭露F25断层及区内其它小断层的断层面封闭，不存在导水破碎带，断层不具有导水性。F18断层距工作面运输顺槽顶板134m，垂向距离260m，距工作面较远，岩层无充沛水源补给，断裂面不具有充水性。因此断裂构造对工作面开采无水害威胁。
4.4 低阻异常区
由于TVLF雷达探测技术成果具有多解性，探测空间内引起低阻异常的物质包括煤岩层含水、局部的泥质成分和富含水分子区域，均能导致电磁信号异常，73005#工作面开采水文地质条件相对简单，按规定开采不会构成水患威胁。
5、水害防治措施
为了实现73005工作面安全开采，坚持矿井水防治“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”十六字原则，做到超前防范，确保安全开采。
6、结语
老虎台通过建立的物探与钻探、巷探相结合、地面与井下相结合的立体综合探测与分析方法，明确了73005工作面开采的富水性，科学判断73005工作面开采水害威胁程度，在此基础上从开采工艺、探水措施和管理措施等综合的矿井水防治措施，实现了工作面的安全开采，目前工作面已经顺利开采完毕，累计回收煤炭资源115.8万吨，提高了矿井资源回收率，获得了良好的经济效益和社会效益。
作者简介：王景新，1965年10月出生，采矿工程师，现任抚矿集团公司老虎台矿地测副总工程师，毕业于辽宁工程技术学院，连续二十多年从事矿井地质、测量、水害防治及采矿设计工作，曾多次被评为企业企业模范、生产技术专家和学科带头人。
论文作者:王景新,耿福民
论文发表刊物:《建筑细部》2018年1月中
论文发表时间:2018/8/13
标签：工作面论文; 采空区论文; 水害论文; 物探论文; 煤层论文; 异常论文; 积水论文; 《建筑细部》2018年1月中论文;