煤礦采空區(qū)積水量的測定

耿志勇

(山西省晉煤集團(tuán) 晉圣鴻升煤業(yè)有限公司，山西 晉城048000)

0 引言

水害對于礦井的安全生產(chǎn)是一個較大的危害。水害的基本類型上也是不相同的。傳統(tǒng)而單一的物探在方法上本身就受到了地質(zhì)條件和一些自身特點(diǎn)的影響和制約。物探主要的地質(zhì)勘探任務(wù)就是把采空區(qū)和平面中的一部分積水的位置加以確定［1］，山西晉煤集團(tuán)晉圣鴻升煤業(yè)有限公司為單獨(dú)保留礦井，井田面積2.754 4 km2。該礦由于3#、9#煤層埋藏較淺，整合前井田內(nèi)和周邊有許多小煤礦，這些小煤礦多年以來的私挖亂采，形成了許多采空區(qū)域，對下組15#煤層的開采形成了一定威脅［1］。

本礦井現(xiàn)已按設(shè)計將一采區(qū)首采(15101)工作面布置完畢，并按相關(guān)規(guī)范結(jié)合礦井實(shí)際，采取主動疏干的方法，對15101 工作面上覆3#、9#煤層采空區(qū)積水進(jìn)行了進(jìn)行了電透視探測，分析了采空區(qū)積水測算的過程和方法，為安全采礦提供了有利保證。

1 工作面上覆采空區(qū)積水探放驗(yàn)證施工分析

在15101 工作面共設(shè)計上覆采空區(qū)積水探放施工鉆場14個，每個鉆場布置3 個鉆孔，工作面運(yùn)輸順槽為1#～7#鉆場，工作面回風(fēng)順槽為8#～13#鉆場，工作面切眼為14#鉆場。對工作面所有出水鉆孔出水水量進(jìn)行了測定，經(jīng)測定，15101 工作面上覆采空區(qū)積水探放鉆孔各出水鉆孔出水總量為55.808 m3/h。

2 鉆探驗(yàn)證上覆采空區(qū)、積水區(qū)位置的分析確定

為保證設(shè)計鉆場的有效性，在鉆場設(shè)計布置前，對15101工作面兩順槽和切眼底板標(biāo)高進(jìn)行了測定，并繪制出《15101工作面底板等高線圖》(見圖1)，結(jié)合一采區(qū)所布置C1、C3、1-4、2 -1 地質(zhì)鉆孔資料分析(C1、C3 鉆孔布置于15101 工作面)，15101 工作面上覆9#、3#煤層區(qū)域底板起伏與實(shí)測15101工作面底板起伏基本相符，無大變化。由圖1 可以看出，15101工作面運(yùn)輸順槽平均標(biāo)高為640.008 m，15101 工作面回風(fēng)順槽平均標(biāo)高為647.787 m，兩巷平均高差7.779 m，北底南高，傾角3.7168°，一采區(qū)回風(fēng)巷兩順槽開口段間巷道平均標(biāo)高651.216 m，15101 工作面切眼平均標(biāo)高639.740 m，東高西低，兩巷道平均高差11.476 m，傾角1.22°，15101 工作面運(yùn)輸順槽相對最低點(diǎn)在該巷道開口向里159 m 處，區(qū)段長度107.87 m，15101 工作面回風(fēng)順槽相對最低點(diǎn)位置距切眼63. 64 m 處，15101 工作面相對低點(diǎn)位于工作面進(jìn)切處向南0 -20 m 范圍內(nèi)，三處相對低點(diǎn)為15101 工作面上覆9#、3#煤層區(qū)域最易積水點(diǎn)。

圖1 工作面底板等高線圖

結(jié)合已施工鉆孔出水形式分析，當(dāng)人為鉆探施工干預(yù)至積水區(qū)水體后，孔內(nèi)出水，積水區(qū)水體失去其原始平穩(wěn)狀態(tài)，經(jīng)過泄放和觀測，如孔內(nèi)出水水量變化至一定量形成另一種平穩(wěn)出水狀態(tài)時，可根據(jù)鉆孔排放水量記錄確定其形成另一種平穩(wěn)出水狀態(tài)前的排放水量為上覆此區(qū)域積水水量，所排水為上覆此區(qū)域采空區(qū)積水，之后鉆孔出水為上覆此區(qū)域補(bǔ)充水，可以判定此區(qū)域與附近采空區(qū)域相導(dǎo)通，并存在補(bǔ)給水源(此排放水量不計入采空積水排放水量)，工作面回采時，需根據(jù)補(bǔ)給水量設(shè)計工作面排水系統(tǒng)，確保工作面回采施工安全。如鉆孔出水經(jīng)過泄放和觀測，孔內(nèi)無水繼續(xù)排出，可以判定孔內(nèi)所排放水為上覆此區(qū)域積水，所排放水量為上覆此區(qū)域積水水量(當(dāng)出水鉆孔出水量變小或無水繼續(xù)排出時，為確定鉆孔內(nèi)是否出現(xiàn)堵孔，觀測人員可根據(jù)鉆孔水量變小時是否有氣體匯雜出水涌出，如有匯雜涌出可以確定孔內(nèi)未堵塞)。如鉆孔施工至上覆3#、9#煤層標(biāo)志層時，遇空孔內(nèi)未出水，經(jīng)過觀測可結(jié)合鉆孔施工記錄和標(biāo)高等相關(guān)資料判定上覆此區(qū)域采空區(qū)范圍或是否存在積水區(qū)域。

3 工作面上覆采空區(qū)積水量分析測算

根據(jù)鉆探驗(yàn)證上覆采空區(qū)、積水區(qū)面積，選用下列公式估算積水量:

選用公式:Q采=(K．M．F)/cosα(m3)

式中:Q采—各積水區(qū)總積水量(m3)

K—充水系數(shù)，其中采空區(qū)、小窯采空破壞區(qū)取0.1

M—采空區(qū)的平均采高或煤厚(m)，3#、9#、15#煤層分別取3.22 m、1.25 m、1.81 m

F—采空區(qū)積水的投影面積(m2);上覆3#煤層積水投影面積約為:7 791. 594 9 m2、上覆9#煤層積水投影面積約為:18 971.972 9 m2

α—煤層傾角(°)。(3°43')、工作面上覆3#煤層采空積水量計算:

工作面上覆9#煤層采空區(qū)積水量計算:

經(jīng)測算:工作面上覆3#煤采空區(qū)積水量約為:2 514.425 3 m3

工作面上覆9#煤采空區(qū)積水量約為:2 376.725 41 m3

工作面上覆采空區(qū)積水總量約為:4 891.150 71 m3

4 結(jié)語

筆者介紹了保證了山西晉煤集團(tuán)晉圣鴻升煤業(yè)有限公司的基本情況，針對煤礦整合前私挖亂采形成的采空區(qū)域?qū)γ旱V安全造成的威脅，采取主動疏干的方法，進(jìn)行了電透視探測，分析了采空區(qū)積水測算的過程和方法，為安全采礦提供了有利保證。

［1］ 錢鳴高，許家林. 煤炭工業(yè)發(fā)展面臨幾個問題的討論

［J］.采礦與安全工程學(xué)報，2006，23(2):1 -6.作者簡介: