武文清

摘 要：九龍礦煤層埋藏深、水壓高、礦山壓力大、水文地質(zhì)條件復(fù)雜，礦井生產(chǎn)受煤層底板以下大青和奧灰等強含水層水的威脅非常嚴重。尤其是4號野青煤層，建礦以來曾開采過4個野青工作面，每一次開采都伴隨著底板出水的問題，2009年開采15423野青工作面時，曾發(fā)生底板奧灰突水淹井事故，造成了嚴重的損失。為此，在15445N野青試采工作面正式回采前，以區(qū)域超前治理奧灰含水層為重點工作內(nèi)容，并開展了大量工作面防治水治理工作，消除了煤層底板突水危險性，實現(xiàn)深部地區(qū)工作面的安全回采，取得了良好的經(jīng)濟效益、安全效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：奧灰含水層；區(qū)域超前治理；野青工作面；安全回采

中圖分類號： TD745 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）03-192-2

1 礦井簡介

九龍礦井田位于鼓山背斜東翼，平面呈菱形狀，南北走向長8km，東西傾斜寬2.5km，面積20.2km2。南部以F26斷層地塹與梧桐莊井田相隔，西部以F8正斷層與泉頭井田相望，北以F9斷層與羊東礦相隔，東部以2#煤層-900m等高線為技術(shù)邊界。礦井主采煤層為2#號煤和4#煤層，2#煤和4#煤的層間距為40～68m，4#煤層距離奧灰頂面110m，礦井水文地質(zhì)條件類型為極復(fù)雜型，地質(zhì)類型為極復(fù)雜型。

2 防治水技術(shù)創(chuàng)新

經(jīng)過20多年的開采，九龍礦淺部煤層已基本開采完畢，礦井生產(chǎn)的重心逐步向深部轉(zhuǎn)移。北翼深部地區(qū)大煤賦存較厚（平均為5.5m以上），可采儲量占全礦井2/3以上。但是由于北翼深部地區(qū)瓦斯賦存量高，且2號煤層具突出危險性，因此開采4號（野青）保護層勢在必行。為了解決防治水技術(shù)難題，同時解決保護層開采問題，九龍礦決定采用地面區(qū)域治理的方法對奧灰含水層進行注漿加固，封堵出水源頭，從根本上解決九龍礦深部煤層開采受水威脅的難題。為此確定了“地面區(qū)域治理，井下物探佐證、有異鉆探查驗、注漿加固補強”的礦井防治水技術(shù)路線。

3 15445N工作面基本情況

15445N工作面為九龍礦復(fù)產(chǎn)以來，開采的首個野青保護層工作面，該工作面煤層賦存穩(wěn)定，平均厚度為1.6m，可采儲量13.9萬t。工作面煤層底板最低標高為-770m，奧灰含水層水位近三年最大值為+117m，4號煤層與奧灰含水層間距為100m，計算得T=0.098 MPa/m，根據(jù)《冀中能源峰峰集團礦井防治水管理規(guī)定》第82條：“煤層底板完整塊段野青煤回采工作面T值不超過0.1MPa/m”規(guī)定的要求，計算值處于臨界值狀態(tài)，因此必須對工作面底板奧灰含水層進行注漿加固改造。

4 15445N工作面防治水技術(shù)思路

由于九龍礦屬水文地質(zhì)條件極復(fù)雜型的大水礦井，從建礦至今，已經(jīng)開采了4個野青工作面，均發(fā)生不同程度的突水，且具有隨著開采深度增大，突水頻率和突水量有增大的趨勢。在開采15423N工作面時曾發(fā)生底板奧灰突水淹井事故，充分說明了防范煤層底板奧灰含水層突水的重要性。

根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》及相關(guān)規(guī)程要求，并與集團公司反復(fù)研究研究決定，以深部野青煤底板含導(dǎo)水構(gòu)造精細探查為中心，提前采取地面施工分支水平注漿孔的措施，對工作面范圍內(nèi)底板奧灰含水層頂面和局部大青灰?guī)r，進行了鉆探查漏及注漿加固改造。

5 15445N工作面區(qū)域治理情況

地面區(qū)域治理技術(shù)是在地面施工鉆孔，到目標層以上一定位置時進行定向造斜，進入目標層位取平，沿層位平行鉆進。并利用水平鉆孔，對奧灰含水層頂部導(dǎo)含水通道和裂隙進行探查并注漿封堵，從突水源頭上進行治理，將奧灰含水層頂部改造為相對隔水層，以減小底板突水概率。（圖1）

工作面地面范圍內(nèi)施工兩個注漿主孔（注1和注2），分支水平孔11個，合計鉆探進尺7997.54米，通過水平鉆進探查到明顯漏失點25個，合計注水泥67140t，粉煤灰10296t。（見表1和圖2）

6 15445N工作面防治水治理效果

通過井上下防治水綜合工程治理后，工作面掘進期間沒有出現(xiàn)異常突水現(xiàn)象。地面施工分支水平注漿孔對工作面底板奧灰含水層的探查和注漿封堵，漿液在注漿壓力作用下，向下沿奧灰水補給通道擴散、沉淀、結(jié)石堵塞或縮小導(dǎo)水通道，減少奧灰水對其他含水層的補給，向上沿煤層底板裂隙運動、沉淀、結(jié)石，充填隔水層的導(dǎo)水帶裂隙，膠結(jié)強化底板，有效封堵了煤層底板的導(dǎo)水通道和裂隙，大大降低了工作面底板奧灰突水的概率。工作面于2014年5月1日開始回采，2015年1 月31日安全回采結(jié)束，采出煤量116561t，實現(xiàn)了帶壓安全開采。

7 結(jié)束語

九龍礦奧灰含水層水壓高、彈性靜儲量極大，以往開采野青工作面期間不同程度的突水事故，給礦井造成了極大的安全和經(jīng)濟效益影響。本次15445N野青工作面水平定向井注漿改造工作，注漿治理目標層直接為奧灰含水層頂部，降低了煤層底板突水概率，最終達到根治水害的目的，經(jīng)實踐證明取得了良好的效果。目前，地面區(qū)域治理技術(shù)已經(jīng)在九龍礦全面推廣應(yīng)用，為深部煤層保水開采奠定了堅實的基礎(chǔ)。