摘要：文章以安徽省淮北市濉溪县境内海孜煤矿1078工作面为例，分析认为该工作面回采过程中主要充水水源为10煤顶（底）板砂岩裂隙水，“四含”水可能在浅部露头对其缓慢补给，灾变水源为太原组灰岩水。因此，为了确保工作面能够顺利开采，计划采取疏水降压的方式进行治理，文章就孔口流量表在疏水降压开采中的应用做具体分析和探讨。
关键词：孔口流量表；疏水降压开采；应用
一、应用背景
海孜煤矿位于安徽省淮北市濉溪县境内，属淮北煤田临海童矿区，1078工作面位于该矿I07采区里段，北到-260m回采上限，东到大马家断层保护煤柱线。工作面走向长376m，倾斜宽120～236m，开采标高-268.22～-309.42m。煤厚1.8～4.2m，平均3.11m；煤岩层产状为1°～10°∠3°～22°，平均倾角8°，可采储量35.5万吨。采煤工艺为综合机械化采煤，采取直接冒落法管理顶板。
1078工作面总体呈一SW向倾斜的单斜构造，受大马家断层和F3断层影响，面内构造较发育。现已查明断层有13条，均为正断层，走向大都为NE，落差≤1.0m的有4条，落差在1.0～3.0m之间有5条，落差≥3.0m的有4条。根据已采取的物探结果及周边10煤层回采情况，结合1078工作面三维工作站资料分析，面内未发现岩浆岩侵入和长轴直径大于20m的陷落柱。
工作面回采过程中主要充水水源为10煤顶（底）板砂岩裂隙水，“四含”水可能在浅部露头对其缓慢补给，灾变水源为太原组灰岩水。
1、10煤顶（底）板砂岩裂隙水一般富水较弱，裂隙发育不均。在断层带附近或裂隙发育地段，局部存在滴水、淋水等现象，一般自然疏干，对工作面的安全回采一般不构成威胁。
2、工作面及其周围“四含”底界面标高一般为-173.47～-204.68m，局部“底粘”发育。根据10-S1“四含”水文观测孔观测数据显示，“四含”水位埋深稳定在172.5～175.5m之间，说明“四含”对煤系地层砂岩裂隙含水层进行缓慢补给。根据“三下”规程中的公式计算“四含”防水煤岩柱Hsh≥58.75m，现1078工作面标高为-268.22～-309.42m，10煤设计回采上限为-260m，满足对“四含”防水煤柱留设的要求。
3、据2016观1孔抽水试验和水质化验资料，太原组灰岩水“一～八灰”层段属中等富水性，q＝0.4398L/（s•m），K=0.6917-0.7264m/d，水质为SO4-Ca+Na+Mg型。1078工作面共施工了14个灰岩孔，钻孔揭露10煤底板距一灰顶板法距34.1～44.9m，平均39.6m。10煤底板岩性致密完整，隔水性能良好。太原组一～四灰含水层总厚度平均23.8m，其中一灰均厚1.1m，二灰均厚1.6m，三灰均厚1.7m，四灰均厚2.1m。钻孔揭露二灰时均有出水现象，单孔初始水量1.2～42m3/h。且越往深部水量越大。分析认为靠近机巷的大马家断层和工作面深部的F3断层可能破坏了10煤底板隔水层的完整性，导致底板岩石破碎，裂隙发育，富水性增强，太原组灰岩岩溶裂隙水对1078工作面突水威胁增大。由于采动时工作面底板造到破坏，特别是在底板隔水层厚度较薄的区段，可能导致该含水层以涌水的形式进入工作面，造成突水。
二、总体思路
1078工作面10煤底板太灰水采取疏水降压的方式进行治理，通过已施工的灰岩探查孔对太灰水进行疏放。放水期间定期观测单位涌水量、总放水量和孔口压力，在孔口安装流量表能确保所测水量数值的准确性。同时，还可以对放水过程进行监督，为后期防治水治理总结和效果评价起到数据支撑的作用。
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三、疏水降压可行性规划
1、太原组灰岩突水系数计算
采用《煤矿防治水规定》中的突水系数公式对其突水可能性进行预测：
T＝P/M
式中：P——工作面底板隔水层（底部）承受的水压，MPa
M——底板隔水层厚度，m
水压取-320大巷西观1太灰长观孔（孔口标高-318.1）初始水压2.8MPa，该工作面10煤距太灰平均隔水层厚度为39.6m，折算1078工作面最低点（标高-309.4）底板隔水层（底部）承受的水压即P＝{1.0×103×9.8×[-318.1－（-309.4）+34.1]×10-6+2.8}＝3.05MPa；
M取该工作面10煤距太灰最小隔水层厚度34.1m（灰1孔揭露10煤底板距一灰顶法距）；
代入公式，T＝P/M =3.05÷34.1 =0.08941MPa/m。
2、太原组灰岩突水可能性分析
经计算太原组灰岩突水系数为0.08941MPa/m，根据《煤矿防治水规定》工作面底板受构造破坏块段突水系数一般不大于0.06MPa/m，说明该工作面具有太灰水突水威胁。由于太原组灰岩岩溶裂隙含水层富水性具有不均一性，且1078工作面面内构造较发育，降低了底板隔水性能，在灰岩富水相对较强区域太灰水则可能会沿裂隙进入工作面，形成突水。根据《矿井防治水技术管理规定》，对具有灰岩水突水威胁的工作面必须采取治理措施。
3、需进一步开展的工作
（1）井田水文地质条件的初步分析与评价。以海孜煤矿西部井现有地质、水文地质资料及前期水文地质工作为基础，评价107采区水文地质单元的相对独立性，与其他区域含水层连通及顶、底板含水层的垂向补给情况，系统分析西部井边界条件、地下水补径排条件，开展井田水文地质条件的系统评价。
（2）107采区水文地质条件的系统探查。结合矿井生产计划和“一矿一策、一面一策”防治水治理方案要求，提出107采区太原组灰岩含水层探查方案，重点采用物探、钻探和水化学分析等手段，系统查明107采区水文地质条件，为评价该采区水文地质单元独立性提供依据。
（3）107采区水文地质单元相对独立性评价。由于107采区受大马家、F3和F20断层的切割，导使该区域水文地质条件具有复杂性和相对独立性。根据井上、下物探、钻探和水质分析等资料，结合采区主要构造的控水特征、断层的含、富水性、裂隙发育程度、水文地质环境封闭情况、地下水循环程度、周围含水层对其联通补给性以及顶底板含水层垂向联系的基础上，对107采区水文地质单元相对独立性进行评价。
（4）1078工作面底板太灰水的疏水降压可行性评价。通过前期水文地质条件分析，结合工作面构造发育情况，以及物探、钻探和井下放水试验等资料，采用水化学分析、水压和涌水量监测等综合分析手段，系统分析和研究1078工作面底板太灰含水层水文地质单元的基本条件和地下水的赋存、运移情况，对该工作面底板太灰水疏水降压的可行性进行综合评价，为后续10煤层开采过程中太灰水防治技术提供参考。
四、进展情况及实施效果
自1078工作面放水孔安装流量表以来，在实施过程中不断摸索，总结经验，取得了以下成果：
2、监测总放水量。可排除放水过程中排水时间不定、单位涌水量动态变化和环节损耗等原因，监测工作面总放水量。
3、监管放水过程。根据实测单位涌水量、理应放水时间以及水表变化值，可以对放水过程起到监督作用，确保太灰水持续疏放。
4、循环利用，减少投入。孔口流量表安装稳固后，除非人为原因，自身不易损坏，可以做到循环利用，节约投入成本。
经治理，该工作面太原组灰岩突水系数由0.08941MPa/m疏降至0.00951 ～0.01525MPa/m之间，太灰水对工作面的安全开采不构成威胁。
结语
通过安装在工作面安装孔口流量表，能够更加方便、有效的开展疏水降压开采工作，值得推广和使用。
参考文献：
[1]尹会永，魏久传，郭建斌，赵鹏，李子林.疏水降压技术体系在潘西煤矿中的应用[A].中国煤炭学会.第九届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C].中国煤炭学会：，2014：6.
[2]焦志彬.己组煤底板寒武灰岩疏水降压技术研究[D].河南理工大学，2012.
论文作者:罗通
论文发表刊物:《基层建设》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/21
标签：工作面论文; 疏水论文; 底板论文; 水文地质论文; 含水层论文; 采区论文; 裂隙论文; 《基层建设》2017年第9期论文;