梁曉鋼

(山西汾西礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司柳灣煤礦)

1 工程概況

某礦120803綜采工作面位于1水平2采區(qū)，該工作面東至設(shè)計切眼，西至設(shè)計停采線，南至工作面設(shè)計膠帶順槽，北至工作面設(shè)計軌道順槽。該工作面東臨F32斷層，西臨F211斷層及8#煤層集中上山，南臨東三集中大巷，北臨120802回采工作面，東、西、南三面煤層均為未采區(qū)，工作面上方為121102工作面和121301工作面采空區(qū)。該工作面設(shè)計軌道順槽可采走向長約為1 320 m，預(yù)計軌道順槽開采標(biāo)高為-654.8～-605.9 m；設(shè)計膠帶順槽可采走向長約為1 320 m，預(yù)計膠帶順槽開采標(biāo)高為-738.1～-694.9 m；設(shè)計工作面傾向長280.2 m。該工作面地表主要分布有農(nóng)田、溝渠、村莊、公路等，受開采影響的村莊有毛圩子、大李莊和盧老莊等村莊，濟(jì)河從該工作面東北邊界北東方向穿過，地面標(biāo)高24.8～25.6 m。120803綜采工作面平行于煤層走向布置。根據(jù)120802膠帶順槽和120801工作面回采揭露的實際資料以及鉆探、物探資料綜合分析，對該工作面掘進(jìn)影響的斷層有7條(表1)。120803綜采工作面頂板砂巖水是工作面掘進(jìn)期間的直接充水水源。根據(jù)現(xiàn)有的井巷資料分析，煤層頂板砂巖富水性不均一，局部含水[1]。工作面掘進(jìn)過斷層及其附近裂隙發(fā)育地段時，巷道可能會出現(xiàn)滴淋水現(xiàn)象。120802工作面回采結(jié)束后，低洼處可能有采空區(qū)積水，可能威脅120803軌道順槽安全掘進(jìn)。

(1)推覆體片麻巖含水層。推覆體片麻巖巖性由灰綠色角閃片麻巖、肉紅色花崗片麻巖以及雜色混合片麻巖組成，巖性致密，堅硬，裂隙發(fā)育不均，中、上部風(fēng)化帶裂隙發(fā)育，富水性相對較強，下部裂隙發(fā)育較少，富水性相對較弱。根據(jù)風(fēng)檢孔抽水資料，單位涌水量q為0.007～0.104 1 L/(s·m)，富水性弱—中等。工作面附近地面補勘鉆孔中，僅0702孔在片麻巖中部發(fā)生漏水，漏失量為4 m3/h。111300工作面距離上覆推覆體片麻巖55.5～79.6 m，根據(jù)煤層平均厚度(7.2 m)計算的冒裂帶高度約為65.8 m。工作面開采過程中冒裂帶將會波及片麻巖底部，但工作面掘進(jìn)期間頂板破壞范圍較小，不會波及到片麻巖底部，但該片麻巖裂隙水可能通過隱伏構(gòu)造及導(dǎo)水裂隙對13-1#煤層頂板砂巖含水層進(jìn)行補給，從而成為120803綜采工作面掘進(jìn)期間的間接充水水源。

表1 影響120803綜采工作面掘進(jìn)的斷層參數(shù)

(2)推覆體寒武系灰?guī)r含水層。120803綜采工作面上覆推覆體寒武系灰?guī)r僅分布于工作面外段(5#線以東，工廠保護(hù)煤柱以內(nèi))，厚0～20 m，與工作面間距大于63 m。該含水層以灰?guī)r為主，富水性不均一。由111304、111305工作面開采實踐可知，寒武灰?guī)r局部富水性較強，工作面掘進(jìn)期間雖然不會波及該含水體，但是外段巷道掘進(jìn)期間該含水體可能會對13-1#煤層頂板砂巖進(jìn)行補給從而間接充水。

(3)推覆體夾片含水層。120803綜采工作面上覆推覆體夾片含水層主要分布于5#～6#線，該段地層厚0～78 m，煤層頂板到夾片底界面的最小距離約為2.4 m(5#線附近)。工作面范圍內(nèi)夾片地層巖性以砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖和煤為主，僅局部區(qū)域頂部含有1層厚約4 m的石炭系太原組灰?guī)r，總體富水性弱—中等且不均一，正常情況下不會對工作面安全掘進(jìn)造成影響，但由于夾片底界距離工作面較近，工作面掘進(jìn)期間需要加強探測。

(4)斷層水。由于工作面距阜鳳逆沖斷層及下夾片較近，受推覆構(gòu)造的影響，附近次級構(gòu)造發(fā)育，可能存在隱伏構(gòu)造。根據(jù)井田資料，阜鳳逆沖斷層及下夾片斷層帶自然狀態(tài)下富水性弱，為弱含水或不含水的斷層帶。但是受到已開采工作面的影響，這種狀態(tài)將會受到破壞而可能變?yōu)楹?dǎo)水，從而影響到工作面安全掘進(jìn)。

(5)13-1#煤層頂板砂巖裂隙水。120803綜采工作面頂板20 m范圍內(nèi)砂巖平均厚度約為9.7 m，平面上呈現(xiàn)北厚南薄的特征，巖性以粉、細(xì)砂巖為主，該含水體富水性不均一，局部富水性較強，以靜儲量為主，為工作面掘進(jìn)期間的直接充水水源。

(6)鉆孔水。原120802工作面1#探巷施工的探側(cè)上覆夾片地層的鉆孔從120803工作面機巷上方穿過，該鉆孔由于施工時出水未進(jìn)行注漿封堵，雖然該鉆孔目前無水且120802工作面過該探巷時探巷內(nèi)無水，但不排除由于施工時間較久，鉆孔內(nèi)被堵導(dǎo)致出水通道被封堵的可能。為保證巷道掘進(jìn)安全，在巷道掘進(jìn)至該鉆孔附近時應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“先探后掘”的工作思路。

2 超前探測

本研究超前探測采用共軸偶極裝置，接收線圈距離迎頭位置1 m，收發(fā)距設(shè)置為8 m，受掘進(jìn)巷道空間限制，采用1.5 m×1.5 m矩形發(fā)射線框，以24 V外接電源作為供電電源[2-4]。由于掘進(jìn)巷道沿著傾角10°方向，探測的方向為仰角10°、仰角30°、仰角50°及俯角10°、俯角30°、豎直方向[5]。每個探測方向設(shè)計的探測角度為左50°至右50°(圖1)[6-8]。

探測表明，在巷道前方頂板仰角50°斜面19 m和55～100 m處巖層視電阻率相對較高，為正常巖層反映；19～55 m處巖層視電阻率相對偏低，反映該層段巖層含水性較弱。在巷道前方頂板仰角30°斜面0～20 m和56～100 m處巖層視電阻率相對較高，為正常巖層反映；20～56 m處巖層視電阻率相對偏低，反映該層段巖層含水性較弱。在巷道底板仰角10°斜面0～30 m和56～100 m處巖層視電阻率相對較高，為正常巖層反映；30～56 m處局部巖層視電阻率相對偏低，反映該層段巖層含水性較弱。在巷道底板俯角30°斜面巖層視電阻率相對較高，為正常巖層反映。在巷道前方頂板俯角30°斜面上0～20 m和56～100 m處巖層視電阻率相對較高，為正常巖層反映；20～56 m處巖層視電阻率相對偏低，反映該層段巖層含水性較弱[9]。在巷道迎頭豎直面上，前方0～20 m和55～100 m處巖層視電阻率相對較高，為正常巖層反映；20～55 m處巖層視電阻率相對偏低，反映該層段巖層含水性較弱。

圖1 120803綜采工作面超前探測剖面

3 結(jié) 語

以某礦120803綜采工作面為例，進(jìn)行超前導(dǎo)水構(gòu)造瞬變電磁法探測，探測結(jié)果與鉆孔驗證結(jié)果吻合性較高，可為該工作面巷道安全高效掘進(jìn)提供可靠依據(jù)。