王傳盈

山東能源肥城礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，中國(guó)·山東 肥城 271608

陷落柱；探查；治理；研究

1 工作面概況

1.1 工作面井上下位置

8202工作面地面標(biāo)高為+919～+968m，地表位于中國(guó)賀家社村、薛家?guī)X村的山坡、山梁、溝谷地段，對(duì)應(yīng)地表有一條自南東向北西的常年性河流和柳林至石盤上公路。

8202工作面外段開(kāi)采標(biāo)高+702.25～+712.65m，面長(zhǎng)160m，推采長(zhǎng)度150m，煤層平均厚度3.3m，其中8-1 煤厚0.70～1.14m，平均0.9m，夾矸1.2～1.6m，平均1.4m，8-2煤厚0.80～1.16m，平均1.0m。推采面積24000m2，有效可采儲(chǔ)量6.34萬(wàn)t，8號(hào)煤為焦煤，采用綜采工藝開(kāi)采。

1.2 煤層情況

8#煤層位于太原組的中下部，上距K3 砂巖36.97-51.26m，平均42.32m，距4號(hào)煤層55.80-74.10m，平均65.21m；下距煤9 平均11.08m，K1 砂巖40.7～43.55 m，平均厚度 41.73m，下距奧灰間距平均61.65m。

8#煤層厚度穩(wěn)定，8-1號(hào)厚0.70-1.14m，平均0.90m，8-2號(hào)厚0.80-1.16m，平均0.96m，夾矸1.2-1.6，平均1.4m。煤層傾角在3°～7°之間。

8#煤層頂板巖性為L(zhǎng)1 石灰?guī)r，局部有一層炭質(zhì)泥巖偽頂；底板巖性為泥巖和砂質(zhì)泥巖。

1.3 構(gòu)造、鉆孔不良鉆孔情況

該工作面掘進(jìn)過(guò)程中未揭露斷層及陷落柱，工作面范圍內(nèi)無(wú)地面鉆孔。與上覆煤4 比效，工作面皮順P7 點(diǎn)處低洼，造成巷道此處兩邊高中間低，形成一匯水區(qū)。

2 工作面水文地質(zhì)情況

2.1 工作面頂?shù)装搴畬忧闆r

頂板含水層:工作面上覆有三層灰?guī)r含水層，其中直接頂為L(zhǎng)1 灰?guī)r，厚平均約為3.19m；距L4 灰?guī)r層間距約為14.71m，灰?guī)r厚平均約為13.27m；距L5 灰?guī)r層間距約為31.15m，灰?guī)r厚平均約為8.62m。太灰由L1 灰?guī)r底至L5灰?guī)r頂，厚25.66～57.76m，平均36.21m。根據(jù)本礦及其周邊石炭系太原組含水層抽（注）水試驗(yàn)資料，單位涌水量0.000068～0.00066 L/s·m，滲透系數(shù)0.0001～0.0003m/d，水質(zhì)類型以HCO3·SO4-Na·Ca和HCO3·C1-Na型為主，為弱含水層，局部構(gòu)造發(fā)育地段富水性較強(qiáng)。

底板含水層：底板含水層主要是奧灰含水層，奧灰主要由石灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r及石膏巖、膏溶角礫巖等組成，據(jù)鉆孔抽水試驗(yàn)資料，奧灰水位標(biāo)高為+798.5～800m，涌水量0.0007～4.4588L/s，單位涌水量9.12×10-6～0.4046L/s·m，滲透系數(shù)1.2×10-5～0.4849m/d，水質(zhì)類型以SO4～Ca 或SO4·Cl～Na·Ca型為主，礦化度約2.35g/L，富水性弱～中等。

2.2 工作面實(shí)見(jiàn)水文地質(zhì)情況

（1）8202 軌道巷：6月10日至13日，在8202 軌道順槽A6 點(diǎn)向切眼方向55-67m 范圍內(nèi)施工瓦斯抽放孔，孔內(nèi)出現(xiàn)涌水，具體信息如下：

21#抽放孔，方位307°，角度0°，開(kāi)孔高度1.8m，夾矸層開(kāi)孔，其中0-24m為矸，24-31.5m為煤，31.5-54m為巖，鉆進(jìn)至54m 出水，早班測(cè)得涌水量34.2m3/h，中班21點(diǎn)測(cè)得涌水量18m3/h，無(wú)壓力。

22#抽放孔，方位307°，角度-1°，開(kāi)孔高度1.8m，夾矸層開(kāi)孔，其中0-27m為矸，27-37.5m為煤，37.5-61.5m為巖，鉆進(jìn)至48m 出水，測(cè)得涌水量30m3/h，無(wú)壓力。

23#抽放孔，方位307°，角度-1°，開(kāi)孔高度1.8m，夾矸層開(kāi)孔，其中0-24m為矸，24-33m為煤，33-52.5m為巖，鉆進(jìn)至44.5m 出水，測(cè)得涌水量30m3/h，無(wú)壓力。

24#抽放孔，方位307°，角度-2°，開(kāi)孔高度1.7m，夾矸層開(kāi)孔，其中0-6m為矸，6-63m為煤出水，測(cè)得涌水量30m3/h，無(wú)壓力。

表1 8202 軌道順槽抽放孔涌水量統(tǒng)計(jì)表

2019.7.7零班6點(diǎn)于8202軌道順槽205m處向8202工作面施工1#底板驗(yàn)證孔，開(kāi)孔距底板1.2m，方位307°，角度-14°，鉆進(jìn)斜長(zhǎng)51m 出現(xiàn)涌水（平局49.5m），垂深12.1m，水壓0.3MPa(漏水），水量20m3/h。

初步分析該水應(yīng)為底板奧灰水由導(dǎo)水構(gòu)造補(bǔ)給。

（2）8202 皮帶順槽

巷道掘進(jìn)至低洼點(diǎn)處時(shí)，頂板有淋水出現(xiàn)，最大淋水量約5m3/h，隨巷道掘進(jìn)淋水量變小，現(xiàn)已無(wú)水。在此處施工的6個(gè)頂板太灰疏放水孔，單孔最大水量6m3/h，總水量12m3/h，現(xiàn)已衰減至5m3/h。

（3）8201 軌道順槽

2019年6月18日至21日，在8201 軌道順槽左幫施工1#探水孔，方位25°，角度+3°，孔深43.5m，鉆進(jìn)至39m出水，最大涌水量為54m3/h，壓力0.78MPa，19日早班涌水量為44m3/h，壓力0.8MPa，24日中班涌水量為4m3/h，壓力0MPa；2#探水孔，方位37°，角度+1°，鉆進(jìn)至34.5m出水水量不大，繼續(xù)鉆進(jìn)至40.5m 水量加大，測(cè)得涌水量為75m3/h，壓力0.9MPa，后測(cè)正常涌水量為63m3/h。

初步分析該水應(yīng)為底板奧灰水由導(dǎo)水構(gòu)造補(bǔ)給[1]。

表2 8201 軌道順槽探水孔涌水量統(tǒng)計(jì)表

3 物探探查情況

本次探測(cè)采用礦用本安型YBD-11型網(wǎng)絡(luò)并行電法儀進(jìn)行探測(cè)，在巷道底板依次布置電極和測(cè)線，工作方式采用AM法，巷道內(nèi)布設(shè)2 站，電極間距8.5m。8202工作面網(wǎng)絡(luò)并行電法探測(cè)結(jié)果圖，如圖1所示。

圖1 8202工作面網(wǎng)絡(luò)并行探測(cè)底板異常區(qū)示意圖

4 鉆探探查情況

4.1 物探及實(shí)見(jiàn)水文資料綜合分析

（1）工作面底板水：工作面底板水害異常區(qū)應(yīng)為網(wǎng)絡(luò)并行探測(cè)的1#底板異常區(qū)，此處鉆孔見(jiàn)水可能為底板奧灰水順導(dǎo)水構(gòu)造補(bǔ)給，應(yīng)探查治理的重點(diǎn)。治理方法為鉆探+注漿加固[2]。

（2）工作面頂板水：工作面頂板淋水主要集中在1#異常區(qū)下方皮帶順槽P7 點(diǎn)低洼處附近，淋水的水源分析可能有二：一是頂板太灰水在此處匯集，為較集中滲水點(diǎn) ；二是頂板太灰水受導(dǎo)水構(gòu)造影響，底板奧灰水可能對(duì)太灰水進(jìn)行補(bǔ)給。治理方法：疏放+觀測(cè)，若長(zhǎng)期疏放頂板淋水量變化不大，說(shuō)明有較穩(wěn)定的補(bǔ)給水源，應(yīng)對(duì)可能的補(bǔ)給通道進(jìn)行注漿封堵。

（3）鉆孔施工：共施工頂板孔10個(gè)，底板孔16個(gè)，合計(jì)鉆孔26個(gè)。通過(guò)施工鉆孔，基本查明陷落柱的范圍，查明了頂、底板含水層的富水性。

4.2 鉆探探查分析

（1）頂板含水層富水性分析

工作面外段施工頂板探查孔10個(gè)，4個(gè)鉆孔有水，主要集中在工作面低洼處，單孔木水量0.5～8m3/h。通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的放水，工作面低洼處頂板放水孔水量衰減不明顯，說(shuō)明有一定的補(bǔ)給水源。

8202 外面底板孔D10-D13、1#孔及21-24#瓦斯抽放孔注漿過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)8202 皮順頂板淋水變小，特別是第一階段最后注漿孔D13 方向鉆孔注漿結(jié)束后，8202 皮順頂板淋水及幫部滲水已無(wú)，說(shuō)明底板注漿加固封堵了底板對(duì)煤8 頂板灰?guī)r（L1)的補(bǔ)給通道。

（2）隱伏疑似陷落柱分析

根據(jù)物探及鉆探資料分析，D10 及D12 方向三個(gè)角度鉆孔揭露地層層位及鉆孔見(jiàn)水量基本正常，特別是煤9 標(biāo)志層層位。而D11、D13、21-24#、1#孔11個(gè)鉆孔揭露地層層位及鉆孔見(jiàn)水量異常，結(jié)合各孔注漿量，分析此處存在一隱伏導(dǎo)水陷落柱，也正是由于該構(gòu)造的影響，造成21-24#瓦斯抽放孔見(jiàn)水30m3/h；1#孔底板下垂深12m 處見(jiàn)水30m3/h；D11-1 孔順煤層施工煤層缺失，見(jiàn)水5m3/h；D11-2、D11-3孔見(jiàn)煤9層位、長(zhǎng)度異常，正常隔水層層位見(jiàn)水15m3/h、25m3/h；鉆孔揭露該地段巖石完整性差，裂隙較發(fā)育，鉆孔進(jìn)漿量大，上述11 孔共注水泥942.75t。據(jù)鉆孔及瓦斯抽放孔資料，圈定陷落柱8號(hào)煤范圍（見(jiàn)水位置），長(zhǎng)軸為西北-東南方向，長(zhǎng)度約35m，短軸為東北-西南方向，長(zhǎng)度約20m。9號(hào)煤陷落柱范圍位于D10 及D12 孔之間，具體位置還需進(jìn)一步探查。

圖2 陷落柱范圍示意圖

（3）水層含水層富水性分析

通過(guò)施工的底板孔分析，正常區(qū)域奧灰頂部富水性較差，巖芯較完整，D9、D12-3 孔揭露奧灰頂部均未見(jiàn)水，層間距分別為61.65m、66.82m。

5 鉆孔注漿情況

利用已施工的鉆孔對(duì)陷落柱進(jìn)行注漿加固，共注漿鉆孔20個(gè)，注水泥974.65t。鉆孔注漿量情況如下：

孔號(hào)方位（°）傾角（°）終孔深度(m)鉆孔水量(m3/h) 終孔參數(shù)見(jiàn)水深度(m)水量（m?/h）水壓MPa水泥(t)孔壓MPa 1# 307 -14 51 49 20 0.3 0.15 3.0 21# 307 0 54 54 34.2 0 0.15 3.0 22# 307 -1 61.5 48 30 0 212 3.0 23# 307 -1 52.5 44.5 30 0 0.15 3.0

24# 307 -2 63 6 30 0 266.2 3.0 D10-1 307 -2.5 115.0 59.0 0.5 0 2.0 3.0 D10-2 307 -26 166.0 132.0 0.3 0 5.0 3.0 D10-3 307 -38 112.0 79.5 1.0 0 4.0 3.0 D11-1 307 -2.5 134.0 43.0 1.0 0.9 5.5 3.0 45.0 2.0 80.0 5.0掃孔35 2.0 D11-2 307 -27 160.0 49.0 6.0 0.9 190.5 3.0 91.0 16.0 D11-3 307 -42 111.0 51.0 15.0 0.9 47.1 3.0 89.0 25.0 D12-1 307 -2.5 126.0 0 0 0.4 3.0 D12-2 307 -25 185.0 113.0 0.1 0 0.5 3.0 D12-3 307 -39 127.5 46.0 1.0 0.9 5.5 3.0 50.0 3.0 69.0 5.0 124.5 6.0 D4 83 -20 193.5 0 8.5 3.0 D7 45 -30 180.5 105 4 0.9 6 3.7 145 8 180.5 9 D9 48 -30 159.0 122.0 2.0 0.77 D13-1 120 -5 160.0 120.0 2.0 0.5 8.5 3.0 D13-2 120 -14 161.0 111.5 2.0 0.9 153.0 3.0 130.0 10.0 154.0 20.0 D13-3 120 -28 150.0 51.0 2.0 0.9 59.5 3.0 135.0 20.0 146.0 40.0合計(jì) 2522.5 974.65

6 物探驗(yàn)證

2019年10月，在8202工作面外段進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)并行電法勘探，分析經(jīng)過(guò)注漿后，低阻異常區(qū)已得到改造，底板隔水層得到注漿加固[3]。

7 治理效果評(píng)價(jià)

通過(guò)物探、鉆探等綜合探查方法，查明了外段工作面水文地質(zhì)條件，查清了頂?shù)装搴畬痈凰?，各含水層之間水力聯(lián)系及補(bǔ)給方式，基本圈定了疑似陷落柱在煤8、煤9層位分布范圍，對(duì)陷落柱進(jìn)行了注漿加固，對(duì)補(bǔ)給通道進(jìn)行了注漿封堵，該區(qū)的水文地質(zhì)條件得到明顯改善。

施工頂板探查孔14個(gè)，鉆孔水量0～20.0m3/h。通過(guò)T3、T4 孔注漿(118t)封堵及工作面頂板孔的疏放，工作面皮順頂板淋水逐漸消失，頂板疏放水量明顯減少，太灰水的富水條件明顯減弱，隨著頂板孔持續(xù)疏放，涌水量會(huì)越來(lái)越小，預(yù)計(jì)對(duì)工作面回采不會(huì)造成大的影響。

施工底板鉆孔27個(gè)，鉆孔水量0.1～40m3/h，最大水壓0.9MPa，最高水位+801.5m，共注水泥合計(jì)1070.15t，注漿前后底板由低阻區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咦鑵^(qū)，注漿后通過(guò)物探及鉆探資料驗(yàn)證，注改后該區(qū)水文地質(zhì)條件得到明顯改善，注漿改造質(zhì)量符合煤礦防治水規(guī)定要求。

8 結(jié)論

通過(guò)物探、鉆探對(duì)工作面進(jìn)行探查及治理，水文地質(zhì)條件基本查清，治理效果達(dá)到規(guī)定要求，工作面回采符合《煤礦防治水細(xì)則》要求。