董一鵬

（晉能控股煤業(yè)集團公司晉華宮礦，山西 大同 037016）

工作面回采過程中，對工作面水害情況了解不夠透徹，嚴重影響工作面回采安全[1-3]。傳統(tǒng)探放水鉆孔施工工程量大，且存在探水盲區(qū)，無法滿足工作面水害整體防治要求[4-8]。

晉華宮煤礦8714工作面運輸順槽和回風順槽掘進過程中，存在涌水異常的現(xiàn)象，工作面中間位置水害情況無法把握。為解決以上問題，現(xiàn)采用綜合物探的方法對工作面水害情況進行探測研究。

1 礦井及8714工作面水文地質(zhì)概況

晉華宮煤礦隸屬于山西大同煤業(yè)有限公司，礦井可采存儲量為1.5億t，屬于高瓦斯礦井。目前礦井開采至307盤區(qū)，8714工作面為備采工作面。8714工作面走向長1560 m，傾向長196 m，所采煤層為12-2#層，距離上覆11#煤層平均距離25 m。12-2#煤層平均厚度4.5 m，平均傾角5°，煤層直接頂板為細砂巖，平均厚度2.7 m。根據(jù)水文地質(zhì)報告可知，12-2#層307盤區(qū)灰?guī)r水位900 m，工作面帶壓0.8 MPa，隔水層厚度29.17 m，最大突水系數(shù)為0.006～0.034 MPa/m，低于0.06 MPa/m。一般情況下，含灰?guī)r溶水不會底板突水，突水危險性較小。

工作面區(qū)域存在4個斷層。其中，F(xiàn)1斷層為正斷層，斷距2.5 m，傾角70°，距離切眼253 m；F2斷層為正斷層，斷距1.7 m，傾角65°，距離切眼353 m；F3斷層為正斷層，斷距0.3 m，傾角60°，距離切眼964 m；F4斷層為正斷層，斷距0.5 m，傾角60°，距離切眼984 m。8714運輸巷和回風巷掘進至F4斷層時出現(xiàn)涌水量異常的現(xiàn)象，最大涌水量0.6 m3/h。

2 8714工作面水害物探及結(jié)果分析

為研究8714工作面水害情況，現(xiàn)采用物探的方法對8714工作面水害情況進行探測分析。采用的物探儀器為WKT礦用本安型無線電波坑道透視儀。由于不同介質(zhì)對電磁波能量的吸收存在差異，根據(jù)相關(guān)研究可知，電阻率低的介質(zhì)對電磁波的吸收作用較大，當巖層介質(zhì)中存在斷層、含水層等情況時，對電磁波會出現(xiàn)折射或反射的情況，從而導(dǎo)致電磁波能量損耗。WKT礦用本安型無線電波坑道透視儀正是利用不同介質(zhì)中電磁波信號傳輸差異性原理對巖層中地質(zhì)構(gòu)造、含水層等情況進行物探研究，通過發(fā)射電磁波信號，然后對電磁波信號進行接收，對衰減情況進行反演分析，最終得出巖層中水文地質(zhì)情況及構(gòu)造情況。

物探過程如下：

（1）布置測點：分別在8714工作面運輸順槽布置信號發(fā)射點，8714回風巷布置信號接收點，發(fā)射點和接收點間距均為10 m。

（2）數(shù)據(jù)采集：8714運輸順槽測點為發(fā)射信號點，8714回風巷為接收點，對接收的數(shù)據(jù)進行儲存。

測點布置情況如圖1。通過對探測數(shù)據(jù)進行反演分析，得出8714工作面電磁波吸收系數(shù)等值線圖如圖2。

圖1 8714工作面坑透測點布置圖

圖2 8714工作面坑透吸收系數(shù)等值線圖

根據(jù)圖2物探結(jié)果可知，距離切眼210 m位置點、450 m位置點存在電磁波衰減異常現(xiàn)象，推測其中存在水害情況。其中距離切眼210 m位置區(qū)域存在電磁波衰減異常區(qū)域較大，推測出現(xiàn)以上情況主要原因為存在較大裂隙帶，同時充水導(dǎo)致信號異常區(qū)域擴大。對于兩個區(qū)域是否存在水害及水量大小無法確定，需要進行鉆探驗證。

3 8714工作面鉆探驗證

為確定坑透效果，現(xiàn)分別在距離切眼210 m位置點、450 m位置點施工鉆孔，對水量進行觀測。鉆孔設(shè)計如圖3，鉆孔參數(shù)見表1。

圖3 驗證孔設(shè)計圖

表1 鉆孔參數(shù)表

不同鉆孔涌水量情況如圖4。

圖4 鉆孔涌水量統(tǒng)計圖

由圖4可以看出，距離切眼450 m位置點不存在水害情況，電磁波吸收數(shù)據(jù)異常主要由于該區(qū)域存在斷層構(gòu)造，斷層構(gòu)造斷距較大，出現(xiàn)電磁波異?，F(xiàn)象。距離切眼210 m位置水量較多，最大涌水量0.58 m3/h，經(jīng)過12 h的放水作業(yè)，鉆孔涌水量降低到0.11 m3/h。1#鉆孔、2#鉆孔僅僅為驗證孔，依舊無法滿足探放水需要，該區(qū)域可能依舊存在大量水，因此需要進一步補充鉆孔進行探放水作業(yè)。3#

鉆孔和4#鉆孔涌水量較少，經(jīng)過12 h的放水，最終沒有水涌出，因此推測該區(qū)域無水害危險性。水害主要位置點位距離切眼210 m位置點，后期補充探放水鉆孔，工作面回采前做好超前治理措施。

4 結(jié)語

運用物探技術(shù)對8714工作面水害情況進行探測，使用鉆探方法進行驗證，得出以下結(jié)論：

（1）8714工作面區(qū)域含水層水害影響較小，區(qū)域內(nèi)存在4個斷層構(gòu)造，會產(chǎn)生導(dǎo)水通道，影響工作面安全生產(chǎn)。

（2）WKT礦用本安型無線電波坑道透視儀探測結(jié)果顯示，距離8714工作面切眼210 m位置點、450 m位置點存在信號異常，可能存在水害隱患。

（3）在8714工作面切眼210 m位置點、450 m位置點施工鉆孔并進行涌水量觀測，結(jié)果顯示210 m位置點水量較多，450 m位置點水量較少，基本無水害影響，為工作面防治水提供了水文地質(zhì)依據(jù)。