综合水害防治技术在赵家寨煤矿的应用

综合水害防治技术在赵家寨煤矿的应用
【摘要】煤层底板含水层注浆改造技术就是沿工作面上、下巷大面积布置注浆钻孔，对出水钻孔进行一定时间的疏放后，再通过对钻孔注浆来充填底板灰岩含水层的岩溶裂隙和导水裂隙，从而大大减弱含水层的富水性并切断水源补给通道，使受注含水层被改造为隔水层或弱含水层，同时增强煤层底板隔水层的抗张强度，降低工作面底板出水的可能性，确保工作面的安全回采。

【关键词】注浆改造；钻探验证；测深物探
1 工作面概况
赵家寨煤矿12210工作面位于12采区西翼上部，东邻12212工作面采空区，西邻待掘的12208工作面，南邻11采区上山保护煤柱，北邻12采区边界，正上部为正在回采的31118工作面（二3煤层）。

工作面主采二1煤，底板标高-110.7～-127m。

工作面走向长493m，倾斜长194m，面积92781m2，煤层厚度最大11.2m、最小0.4m，根据实揭资料，工作面煤厚从切巷向外由薄变厚，平均厚4.23m，预计可采储量52.2万t。

2 工作面地质及水文地质条件
12210工作面位于滹沱背斜轴部附近，工作面整体呈单斜构造（175°∠4°），受背斜影响，局部煤层底板起伏较大，煤层顶、底板裂隙发育，下付巷实揭一条落差约3m的逆断层。

根据工作面内及附近0852、7-1-1、-0852、0953、0952钻孔资料分析，工作面底板含水层主要有L7-8灰岩（平均厚14.25m，L8灰岩顶距煤层底板平均间距9.75m）、L5-6灰岩（局部发育，平均厚3.2m，L6灰岩顶距煤层底板平均间距56.79m）、L1-4灰岩（厚约16.75m，L4灰岩顶距煤层底板平均间距64.41m）和O2灰岩，从水位长观孔数据分析，当前L7-8灰岩水位-180m，低于工作面可采最低标高，工作面回采期间不受L7-8灰岩水威胁；L5-6灰岩局部发育，富水性不强，不受L5-6灰岩水威胁；L1-4灰岩较发育，水位标高-55m，经计算突水系数0.02MPa/m，小于正常块段安全系数0.06MPa/m，正常情况下也不受L1-4灰岩水威胁。

3 底板注浆加固
3.1 底板注浆加固的设计依据
该工作面圈成以后，由先进行测深物探，使用YD（32）型高分辨直流电法仪在工作面上、下付巷及切巷进行了物探数据采集，分析资料显示存在多个低阻异常区，且部分异常区存在叠加现象。

根据《煤矿防治水规定》要求，需对低阻异常区处进行钻探验证。

3.2 底板加固的目的
（1）改造12210工作面底板L7-8灰岩及L5-6灰岩含水层，变含水层为隔水层或弱含水层；
（2）对12210工作面底板导水裂隙带进行充填、闭合，使之不导水或导水能力降低；
（3）切断12210工作面L5-6灰岩及以下含水层与上覆岩层的水力联系，确保工作面回采期间不受水患威胁。

3.3 底板加固的机理
煤层底板含水层注浆改造技术就是沿工作面上、下巷大面积布置注浆钻孔，对出水钻孔进行一定时间的疏放后，再通过对钻孔注浆来充填底板灰岩含水层的岩溶裂隙和导水裂隙，从而大大减弱含水层的富水性并切断水源补给通道，使受注含水层被改造为隔水层或弱含水层，同时增强煤层底板隔水层的强度，降低工作面底板出水的可能性，确保工作面的安全回采。

3.4 加固工程实施
根据工作面物探结果，工作面存在8处低阻异常区，强富水性的可能性较大，底板注浆改造主要针对物探异常区及断层薄弱带重点布孔，工作面共布置钻场11个，设计施工钻孔51个。

工作面底板注浆加固工程自2012年2月22日开始，至2012年9月18日结束，共组织施工了51个钻孔，总注浆量6011.85吨，钻孔密度5.5个/万m2，有效钻探进尺6212m，平均孔深121.8m，透孔进尺2978m。

单孔最大涌水量130m3/h，涌水量大于50m3/h的钻孔21个，占钻孔总数的41.2%；涌水量20～50m3/h的钻孔21个，占钻孔总数的41.2%，涌水量小于20m3/h的钻孔9个，占钻孔总数的17.6%。

平均单孔注浆量117.9吨，二次透孔数量21个，占钻孔总数的41.2%，二次透孔出水量大于20m3/h的钻孔3个，占透孔总数的14.3%。

单孔注浆量120吨以上的钻孔18个，占钻孔总数的35.3%，总注浆量4141.3吨，占注浆总量的68.9%，单孔注浆量符合大于出水量1.5倍的钻孔32个，占钻孔总数的62.7%。

3.5 加固效果的验证
在钻场施工过程中，针对部分出水量大、水压高的钻孔进行了二次透孔验证，共透孔21个，二次透孔出水量有3个大于20m3/h，其余均在20m3/h以下，从二次透孔的施工情况来看，底板裂隙得到了有效封堵，底板注浆改造效果良好。

此外，12210工作面目前剩余45m回采结束，在回采期间，未出现底板突水事故，工作面出水量稳定在15m3/h左右，可见，底板注浆加固工作对防止底板水突出起到了有效的防治效果。

4 后续回采期间水害预测
4.1 深部灰岩含水层突水
虽然工作面已进行了底板注浆改造，但不排除在采动影响下，造成裂隙活化深部灰岩水在局部底板改造薄弱段发生突水的可能性。

4.2 浅部含水层出水
工作面浅部含水层富水能力较强，底板注浆改造期间，钻孔很难全面兼顾到上部灰岩含水层，施工过程中，孔口管均下入L7-8灰以下，通过实际打钻资料分析，L7-8灰岩裂隙较发育，导水能力较强，在采动影响下，工作面回采期间有可能成为下部含水层的导水通道，但总体突水量不会太大。

4.3 排水能力不足导致的水害事故
工作面部分区段比较低洼，钻孔施工过程中若出水量较大，且在同一钻场有多个钻孔同时疏水时，容易导致排水能力不足，进而出现水害事故。

4.4 老空水突水
工作面上付巷回采至转1点向外27.7m时将过12212工作面采空区，虽然上付巷在掘进过程中对采空区已进行了两序次的探放，但从掘进至该点到回采至该点已历时近八个月，采空区内可能存在一定的积水，但总体水量不会太大。

5 水害事故应急预案
1）若工作面发生突水事故，现场负责人应立即向矿调度室汇报，汇报内容包括水害发生地点，出水形式，水量大小等。

接到突水事故报警后，调度室负责组织12210工作面及邻近工作面施工人员迅速投入到事故抢险中去。

2）若钻孔涌水量较大时，钻场施工人员应利用钻场内装煤编织袋迅速在巷道内堆砌过巷水沟，确保水流归沟，并设专人负责不间断清淤。

3）对上付巷排水阵地、下付巷各沉淀池安排专（下转第372页）（上接第368页）人进行清淤。

4）若下付巷流水巷口处沉淀池泄水道排水能力不足，必须立即在流水巷口外侧垒砌一道挡水堰，确保涌水不进入溜煤眼，并立即打开泄水道口处插板，确保涌水进入泄水管道。

5）若突水量较大，现场排水能力不能控制水位上升、有淹面危险时，则由调度室通知12210工作面及所有受水害威胁的相关地点施工人员沿避灾路线迅速撤退。

6 结论
1）赵家寨煤矿12210工作面底板改造设计合理。

工作面实行了双巷注浆，深浅部结合，同时结合物探成果和钻探成果，采用二透孔验证的设计方案，注浆加固时对工作面底板裂隙进行了充分充填，改造效果较好。

2）工作面综合防治水措施得当。

该工作面防治水工程制订了“探、防、堵、截、排”综合防治水方案、工作面抗水灾方案和工作面突水事故应急预案等，对工作面安全回采起到强有力的保障作用。

【参考文献】
[1]王国际，黄小广，高新春.矿井水灾防治[M].徐州：中国矿业大学出版社，2008.
[2]赵苏启，郭启文，郑州矿区水害综合治理技术研究[M].北京：中国科学技术出版社，2006.
张伟：河南省新郑煤电公司。

代兴国：河南省新郑煤电公司。