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摘要：對某煤礦3號煤層頂板巖層的含水情況、帶壓開采情況進行了分析。對該煤層存在的水害問題，綜合運用頂板水疏放措施、物探鉆探技術以及水害預警監測系統等措施進行治理和預防，為該煤礦3號煤層的順利開采提供了保證。

關鍵詞：頂板水預疏放；帶壓開采；研究；實踐

某煤礦是山西某礦業集團下屬的大型礦井，設計生產能力為500萬t/a，批準開采煤層為3號煤層。該礦井東、南、北3個方向均有礦區在生產，西部暫時沒有礦井。該煤礦水害防治重點有2個，其一是3號煤層中陷落柱和斷層較為發達，煤炭開采為帶壓開采。其二為3號煤層上部存在豐富的含水層，嚴重影響著工作面的開采工作。因此，為了減少頂板含水層的影響以及礦井承壓水突水事故的發生，該煤礦進行了一系列的水害防治工作，從而保證了3號煤層的安全開采[1]。

1頂板水防治

1.13號煤層頂板水情況簡介

該煤礦3號煤層上部30.30~46.07m，平均38.86m處有K8砂巖，下部5.63~11.81m，平均距離8.97m處有K7砂巖。整個3號煤層在山西組下部，煤層賦藏穩定，全部可以開采。煤層中存在夾矸0~2層，夾矸類型為泥巖和炭質泥巖，煤層厚度為4.60~6.35m，均厚為5.86m。煤層頂板巖層整體較為穩定，局部部位會有破碎現象，但是整體裂隙反應較為良好。直接頂和老頂的巖層分別為砂質泥巖和細粒砂巖，老底也為細粒砂巖。3號煤層上面的巖層為K8、K10巖層，分別位于3號煤層46m和93m處，含水量較大，屬于碎屑巖裂隙含水層，是3號煤層中的主要涌水突水來源。上面巖層巖性為砂巖，粒徑多數為中粒、細粒。工作面開采時，老頂會隨著工作面推進而逐漸垮落，上覆K8、K10含水層中的水會順著垮落裂隙流到工作面，從而使得工作面涌水量瞬間增大，給工作面的正常排水造成了巨大困難。在開采該煤礦1盤區1306、1307、1308工作面時，涌水量甚至高達120m3/h。因此，為了減少涌水的安全隱患，該礦在順槽預先進行了鉆場和水倉的施工，將上覆含水巖層中的水通過鉆孔和水倉進行了預先排放，大大減少了老頂垮落后工作面的涌水量。

1.2Ⅲ4303工作面防治水措施

采煤工作面的防水措施以Ⅲ4303大采高工作面為例，該工作面傾向長度為225m，開采方式為上山式開采。根據該礦已經開采完成的工作面的涌水情況進行推測分析，認為隨著老頂跨落，工作面的涌水量會突然增大，在工作面推進一段距離后，涌水量又趨于穩定狀況。經過計算分析，認為Ⅲ4303工作面回采過程中可能涌水量和最大涌水量分別為80m3/h和120m3/h。通過對工作面兩順槽進行鉆孔實施，鉆孔長度須穿過K10含水層10m處。鉆孔施工位置為順槽Ⅲ4205段230m處，鉆孔仰角設置為40°，數量為3個，鉆孔布置形狀為扇形狀，單孔進尺為132m。開切眼出布置2個鉆孔，仰角亦是40°，單孔進尺為140m。鉆場剛投入施用時，這兩處鉆場每個鉆孔的涌水量約為15m3/h，在鉆孔排水1個月后，涌水量低至7m3/h。在工作面開采之前，2個鉆場累計排水量高達8萬m3。在順槽Ⅲ4206巷中間部位和開切眼附近均布置鉆場，每個鉆場布置3個鉆孔，仰角為+40°，單孔進尺為235m。鉆場投入使用后，每個鉆孔的涌出量為20m3/h，鉆孔排水2個月后，水量降低至5m3/h，累計排水量為12萬m3。回采之前，順槽Ⅲ4205和Ⅲ4206累計排水量高達20萬m3。工作面涌水量隨著工作面的推進情況不斷發生變化，且隨著工作面的推進，涌水量逐漸增大，當工作推進到30m、45m、50m、70m時，工作面涌水量分別為10m3/h、15m3/h、20m3/h、25m3/h左右，此后，盡管工作面繼續推進，但是涌水量基本趨于穩定，約為20m3/h。通過對頂板含水層進行疏水，使得水害防治從被動變為主動、從防水到防治結合的躍進，是煤礦防治水技術的一次重大革新和實踐，能夠對其他礦區的同類水害的治理提供良好的典范。

2帶壓開采區防治水

2.1帶壓開采情況簡介

該煤礦3號煤層東南到西北傾向，開采大部分均為帶壓開采，帶壓開采主要在今天西北部，面積約占整個井田面積的86%。承壓水的主要來源是奧陶系灰巖匯中的溶隙水，巖性比較復雜，以石灰巖為主，還夾雜有部分的白云巖、泥灰巖、白云質灰巖等，而且巖層中裂隙和溶洞較多。通過對井田內奧灰水水位進行觀測，得出水位標高為625~627m，而3號煤層的底板標高為325~690m，可見奧灰水幾乎在整個煤層之上。煤層底板能夠承受的最大水壓水頭是300m，因此大部分煤層開采為帶壓開采。在煤層和奧灰巖層之間有多層隔水層，這些隔水層一般不會對3號煤層的安全開采造成威脅，但是在存在斷層和陷落柱的區域，由于這些構造的存在會使得巖層的導水性大大增加，因此，奧灰水會通過斷層和陷落柱等構造流入礦井，是煤層底板發生突水的重要原因之一。

2.2地面物探探查手段

煤層中的斷層、陷落柱等地質構造以及塌陷情況的探測主要是在地面進行探測，探測方法為三維地震勘探技術，探測目的在于準確掌握煤層的地質構造。而礦區巖層的含水情況、富水區域則通過在地面電法進行勘探得出。

2.3施工水文地質孔

在礦井中布置水文觀測孔來對奧灰水進行動態監測，水文觀測孔在井田西部由南至北共布置3個，分為在安家村、海則村以及泮溝村各一個。同時，在井田中部位置大巷直接布置4個鉆孔，用來實施監測含水層動態變化，了解采掘區地下水的動態，提高礦井水害防治的能力。

3綜合防治水措施

（1）首先對礦井的安全管理制度進行完善，明確各級領導的安全責任，加強安全管理，有專業的礦井水害防治隊伍。（2）應當建立水質檢驗實驗室，對含水層水質進行化驗分析，并通過水質特征數據庫進行對比，提供準確的水質化驗結果，從而能夠容易對不同水質進行辨別。（3）建立并完善水害預警系統，加強監測監控。以物探技術、水質分析技術以及其他監測技術為基礎，建立水害預警監測系統，以便能夠及時準備地對礦井突水情況進行預測、報警，從而便于礦井管理機構作出正確的決策，減少事故損失。（4）成立專業應急救援隊伍，有防治水技術相關的設備應急庫，從而能夠保證事故發生后及時救援。（5）對管理人員和基層從業人員進行培訓，使其掌握專業技能的同時，加強安全意識，從而提高員工的防水意識和抵抗水害的能力。

4效果分析

該煤礦通過綜合運用頂板疏放水、物探鉆探技術，建立了一套完善的水害預警監測系統，對礦井水的防治起到了很好的效果，并為其他煤礦提供了借鑒經驗。該煤礦所采用的一系列的水害防治技術能夠被廣泛應用于我國的其他地方的同類型礦井，對該類型礦井的水害防治有重要的參考價值。

參考文獻

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作者：李永順 單位：山西煤炭運銷集團陽泉有限公司