掘進(jìn)工作面立體壓茬式布孔疏放小煤窯采空積水

劉建宇 武俊峰

（1.霍州煤電集團(tuán)騰暉煤業(yè)，山西 霍州 031400；2.霍州煤電集團(tuán)技術(shù)研究院，山西 霍州 031400）

騰暉煤業(yè)為資源整合礦井，井田范圍內(nèi)存在以往小煤窯不規(guī)則開采破壞區(qū)。隨著礦井生產(chǎn)能力不斷提升，煤炭資源儲(chǔ)量逐步減少，為進(jìn)一步解放煤炭資源，騰暉煤業(yè)探索在鄰近小煤窯采空積水區(qū)布置回采工作面。在掘進(jìn)超前探測(cè)過程中探索出了一套實(shí)用可行的綜合探測(cè)方法，準(zhǔn)確探透并疏放小煤窯采空積水，消除了水害威脅，確保了礦井防治水安全。

1 工作面概況

騰暉煤業(yè)2-100工作面開采2#煤層，煤層厚度5.3～6.0m，平均傾角為2°，煤層底板標(biāo)高+317～+310m。頂板含水層主要為K7、K8、K10三層砂巖含水層，據(jù)以往回采工作面實(shí)際揭露，頂板砂巖含水層富水性弱，對(duì)掘進(jìn)無影響。底板含水層主要為奧陶系灰?guī)r含水層，根據(jù)礦井水文孔資料，該區(qū)域奧灰含水層富水性弱，無歷史出水記錄。工作面主要水害威脅為小煤窯采空積水。依據(jù)整合礦井地質(zhì)報(bào)告，2-100工作面東部為CK2-13采空積水區(qū)，該采空區(qū)為原周邊小煤窯越界開采形成，開采時(shí)間為2003～2005年，預(yù)計(jì)積水標(biāo)高+326m，采空積水面積27800m2，積水量42000m3。2-100工作面與采空積水區(qū)相對(duì)位置見圖1。

2 掘進(jìn)工作面超前探測(cè)

2.1 物探探測(cè)

工作面掘進(jìn)前對(duì)順層及頂板方向?qū)嵤┝怂沧冸姶盘綔y(cè)，掘進(jìn)80m后用直流電法和瞬變電磁綜合探測(cè)，并對(duì)圈定的異常區(qū)進(jìn)行鉆探驗(yàn)證。

圖1 2-100工作面與采空積水區(qū)相對(duì)位置示意圖

2.2 鉆探設(shè)計(jì)

礦井在物探正常區(qū)域進(jìn)行常規(guī)超前探，臨近異常區(qū)域加密探，臨近積水線密集探，超前鉆探設(shè)計(jì)按照“立體壓茬式”布孔，并逐步探索形成了“長探+短探+班自探”的綜合探測(cè)模式?！伴L探”孔設(shè)計(jì)孔深60m，對(duì)正前、兩幫、物探異常區(qū)進(jìn)行驗(yàn)證。由于煤層平均厚度為5.5m，小煤窯破壞區(qū)一般在上分層，因此鉆孔分上、下層布置，上分層孔加密，每孔成孔后進(jìn)行窺視，對(duì)鉆孔進(jìn)行糾偏補(bǔ)打。長探孔保證超前20m安全距離，兩幫30m安全距離，確定無水害威脅后掘進(jìn)40m。

表1 長探鉆孔鉆探設(shè)計(jì)

在長探60m掘進(jìn)40m的基礎(chǔ)上，短探執(zhí)行“探15m掘進(jìn)10m”循環(huán)閉合管理，對(duì)長探鉆孔密度控制不足區(qū)進(jìn)行了補(bǔ)探，鉆孔也是上、下分層布置，保證5m超前、兩幫安全距離，5m作為閉合區(qū)域，確定無水害威脅后掘進(jìn)10m。另在短探15m掘進(jìn)10m的基礎(chǔ)上，由掘進(jìn)隊(duì)組執(zhí)行班自探“探七掘四”，保證3m超前、兩幫安全距離，確定無水害威脅后掘進(jìn)4m。

圖2 長探鉆孔立體壓茬式平面、剖面、斷面布置圖

表2 短探鉆孔鉆探設(shè)計(jì)表

圖3 短探鉆孔立體壓茬式平面、剖面、斷面布置圖

3 窺視測(cè)孔

窺視測(cè)孔一是對(duì)鉆孔進(jìn)行測(cè)偏，真實(shí)反映鉆孔軌跡，糾偏補(bǔ)孔，提高鉆探的精準(zhǔn)性；二是鉆孔測(cè)井，輔助判斷確定孔內(nèi)巖性；三是采空區(qū)窺視，觀測(cè)采空區(qū)內(nèi)部情況，確定疏放水效果。通過鉆孔窺視技術(shù)，確保鉆探效果達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期。尤其是第4至第6循環(huán)，共8個(gè)鉆孔揭露采空區(qū)，疏放水量36158m3，確保掘進(jìn)工作面無突水威脅。鉆孔窺視見采空情況見圖4

圖4 窺視鉆孔實(shí)見采空情況

4 揭露采空破壞情況

依據(jù)鉆孔見采空情況分析采空積水區(qū)內(nèi)有兩條空巷。第一條空巷走向205°，探明長度65m，延伸到巷道正前方85m處；第二條空巷走向161°，探明長度50m。通過綜合探測(cè)準(zhǔn)確圈定小煤窯采空積水區(qū)，疏放水量40500m3，消除了水害威脅，解放資源儲(chǔ)量95.2萬t。

5 結(jié)論

（1）針對(duì)厚煤層采空破壞區(qū)提出上下分層布孔，進(jìn)一步消除探測(cè)盲區(qū)，并利用窺視技術(shù)了解鉆探軌跡和采空積水情況。

（2）探索形成的“長探+短探+班自探”的綜合鉆探模式和“立體壓茬式”布孔可以準(zhǔn)確圈定小煤窯采空范圍并有效疏放采空積水，保證了掘進(jìn)工作面防治水安全。

（3）本次探放水鉆孔的布置方式及疏放水經(jīng)驗(yàn)對(duì)受同類小煤窯水害威脅的工作面探放水工作具有較大的借鑒意義。