摘要：以孙家岔煤矿201盘区20107工作面实际工程背景，根据工作面煤层采后导水裂隙导通的上覆含水层及地表水体情况，进行工作面回采时的水害分析，研究工作面防治水方法。结果表明采用疏干煤层上覆含水层水及堵截地表沟谷流水等措施后，工作面的安全回采有保障。
关键词：防治水；导水裂隙；疏干；堵截。
一、20107工作面概况
孙家岔煤矿201盘区位于井田的西北部，盘区含2-2上及2-2煤层，其上部为1-2煤，下部为3-1煤。20107工作面位于盘区东南部边界附近，工作面长度300m，推进长度1600m左右，采高3.80m。
二、20107工作面水文地质条件
1、地表水体
车尔盖沟在201盘区内从西南向东北穿过，基本沿20106及20107工作面回风巷展布。根据实测资料，车尔盖沟在20107工作面切眼上覆地形最低处实测流量为140m3/h。
2、含（隔）水层
车尔盖沟沟底最低处基岩厚度为32m左右，松散覆盖层厚度为5m。沟底主要含水层如下：
第四系冲积、洪积沙含水层：分布于车尔盖沟沟底，厚约2～5m，为黄褐色～淡红色中砂、粉砂及亚粘土，底部为含砂岩碎块砾石。渗透性好，富水性中等。
基岩强风化带裂隙含水层：井田内上部风化基岩厚度约5~10m，在车尔盖沟沟底位于冲积、洪积沙含水层之下。渗透性好，富水性中等。
烧变岩裂隙潜水：对20107工作面开采影响较大的为1-2及2-2上煤层烧变岩裂隙潜水。烧变岩裂隙发育，为良好的导水通道。烧变岩含水厚度不大，富水性不强，但不排除局部富水的可能。
直罗组底部砂岩～2-2上煤隔水层：1-2煤与2-2上煤顶板砂岩间有0～30.42m，平均9.24m的粉砂岩、泥岩隔水层，其隔水性能较好。
三、冒落带和导水裂隙带高度预计
1、冒落带高度计算
20107工作面顶板岩石属于中硬岩石，故在计算冒落带高度时按中硬岩石岩性计算公式进行计算。根据现行的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》，冒落带最大高度可采用下式计算：
根据计算结果，20107工作面回采后冒落带最大高度为12.5m。
2、导水裂隙带高度计算
2012年～2015年，陕西省一八五煤田地质有限公司在榆阳煤矿、金鸡滩煤矿、榆树湾煤矿、杭来湾煤矿及柳巷煤矿采空区施工了21个“三带”探测孔。根据探测资料，榆阳煤矿、金鸡滩煤矿、榆树湾煤矿、杭来湾煤矿煤层上覆基岩较厚，属于厚基岩覆盖区，导水裂隙均在上覆基岩内发育，导水裂隙综合高度基本为25倍采厚；柳巷煤矿煤层上覆基岩较薄，红土层较厚，属于薄基岩厚土层覆盖区，同时由于采用综采放顶煤开采，采厚大，导水裂隙已穿透上覆基岩进入红土层内，由于土层具有可塑性，抑制了裂隙带的进一步向上发育，因此探测的导水裂隙带高度较小。
孙家岔煤矿煤层上覆土岩结构与榆神矿区相似，均采用综采采煤方法，因此具有一定的工程类比性。考虑到20107工作面煤层上部基本为基岩，不存在土层，因此煤层导水裂隙带高度按25倍采厚计算。经计算，20107工作面煤层导水裂隙带高度为95m。
四、水患分析
20107工作面西侧2-2上煤层在车尔盖沟沟底埋深37～73m，车尔盖沟沟底最低处松散覆盖层厚度为5m，基岩厚度为32m左右，其中风化基岩厚度5～8m，正常基岩厚度24～27m。
根据上述计算结果，2-2上煤层回采后冒落带最大高度为12.5m，导水裂缝带最大高度为95m，2-2上煤层回采后导水裂缝带将导通车尔盖沟沟底。车尔盖沟沟底冲洪积沙层含水、风化基岩层含水、烧变岩层含水均将通过导水裂隙带涌入工作面，工作面必须采取防溃水措施。
五、20107工作面防治水措施
车尔盖沟河床冲洪积沙层含水、风化基岩层含水层直接位于基岩上方，按现行《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》[1]规定，应属于Ⅰ级二类水体，根据规定其开采程度不允许导水裂隙带顶点波及到水体，但根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》的第72条规定“在技术、经济合理的条件下，能够实现河流改道，水库或采空区积水放空，松散孔隙含水层水体或基岩孔隙-裂隙、岩溶-裂隙含水层水体疏干、改造及堵截住水源补给通道的水体压煤允许开采”。因此，20107工作面要实现安全开采，其技术上可行的方法有：其一疏干煤层上覆含水层水；其二堵截车尔盖沟或改道车尔盖沟沟道；最后是开采过程中做好排水工作。
1、井下钻孔疏降水可行性分析
钻孔疏降水是一种主动地减小工作面涌水量的措施，已在许多有突水危险的矿井得到了广泛应用。本煤矿201盘区其它工作面就应用了井下钻孔疏降水。20107工作面西侧2-2上煤层在车尔盖沟沟底埋深37～73m，车尔盖沟沟底最低处松散覆盖层厚度为5m左右，基岩厚度为32m左右，冲洪积沙及风化基岩含水层位于正常基岩之上，利用探放水钻机完全可以作到井下钻孔疏降水，以达到减小工作面涌水量的目的。
2、所需疏降水的含水层
20107工作面上覆含水层主要有车尔盖沟沟底冲洪积沙层含水层、风化基岩含水层、1-2煤层烧变岩含水层。
20107工作面回风巷侧2-2上煤层在车尔盖沟沟底埋深37~73m，上覆岩层分布至上而下分别为：厚度约为5m的冲洪积沙层含水层，厚度约为5～10m的风化基岩含水层，厚度约为24～27m的正常基岩，各含水层富水性中等。煤层回采后导水裂隙带将导通冲洪积沙层含水层及风化基岩含水层，因此20107工作面回风巷侧井下重点疏放冲洪积沙层含水层及风化基岩含水层的水。
20107工作面主运输巷侧远离车尔盖沟，煤层埋深47～169m。根据地质报告，煤层埋深较深的区域存在厚度约为0～19m静乐组红土隔水层，且2-2上煤层导水裂隙高度一般不会波及该隔水层，因此上部松散含水层在该区域对井下回采威胁较小。20107工作面主运输巷侧上部存在大面积1-2煤层火烧区，该火烧区下距2-2上煤层一般32m左右，且火烧区烧变岩含水层与其上部的风化基岩含水层连通，2-2上煤层导水裂隙带将导通1-2煤层火烧区烧变岩含水层及风化基岩含水层。因此20107工作面主运输巷侧井下重点疏放1-2煤层火烧区烧变岩含水层的水，在无1-2煤层火烧区的区域重点疏放风化基岩含水层的水。
3、地表水体处置及采后河道治理措施
20107工作面过车尔盖沟时导水裂缝带向外波及宽度约16.5～22.9m，因此将地表沟谷迁移至该工作面导水裂隙波及范围之外，则地表沟谷流水将不会沿导水裂缝溃入井下。
20107工作面在回采过程中及回采后，车尔盖沟沟底地表将形成一定宽度的地表裂缝。为避免地表水沿导水裂缝导入井下，威胁井下安全，需要对形成的地表裂缝及时充填。20107工作面在回采过程中及回采后，矿井需加强地表巡视，对出现的地表裂缝采用粘性土进行回填夯实，裂缝回填宽度1.0m，回填深度1.0m。
4、其它措施
工作面配备4台BQW50-20/5-45型水泵，加强工作面排水能力。
工作面在雨季过车尔盖沟时水量增大明显，因此合理调整工作面接续，保证20107工作面过车尔盖沟避开雨季。
矿井建立地下水文动态观测系统，以保证井下生产安全。建立矿井地下水动态观测网，对井上下水情进行实时监测，可以及时掌握地下水水位、井下涌水量动态变化特征、直观地反映含水层的水文地质条件和井下涌水情况，达到对水害事故的早发现、早预报、早防治，为保障煤矿安全提供决策依据。
六、结论
疏干20107工作面煤层上覆含水层水，改道车尔盖沟沟道后，工作面涌水量可降至低于矿井正常涌水量，工作面上覆含水层及地表水体将不再威胁井下回采安全。
参考文献：
[1] 《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》
论文作者:罗小阳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/29
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