金家渠煤矿110301首采工作面风氧化带的确定及处理措施

金家渠煤矿首采工作面风氧化带的确定及处理措施 摘 要 针对矿井复杂的水文条件 为了进一步探 清巷道前方煤层变化及其水文地质情况 进行钻孔疏放水 主要探查煤层顶板不同标高的岩性及裂隙发育高度 水力 联系 充水强度 影响范围等 明确了充水水源 在确定 风氧化带的赋存范围后及其影响程度后 针对工作面加强 了该地段抽排水力度 采取集中放水措施 在风氧化带揭 露段提前加强支护 以短支短掘的方式穿过风氧化带赋存 区 保证了设计不变 避免了巷道的运输管理环节增多情 况 保证工作面的资源量不变 增加了资源回收率 同时 为矿区周围水文条件相同的矿井提供了参考依据 有效指 导了对矿井风氧化带的认识及处理等借鉴措施 关键词 矿井水文地质 风氧化带 确定及处理措施 1 工作面概况 金家渠煤矿工作面为 11 采区首采工作 该工作面南以 回风斜井保护煤柱为界 设计走向长 2005 2208m 西部 以勘探的 3 煤风氧化带下限为界 工作面长 223m 235 268m 煤层平均倾角为 18 33 5 工作面 资源储量为 224 万吨 掘进 3 煤直接顶为粉砂岩 厚度 0 5 4 3 米 平均厚度 3 2 米 老顶中砂岩 19 99 35 01 米 平均厚度 24 68 米 其 老顶中砂岩为影响金家渠井田开采的主要含水层 2 工作面探放水工程的实施 该工作面三条顺槽已开工掘进 回风顺槽掘进 1290m 时 煤层产状要素在没有任何变化的情况下 其左帮上隅 角锚杆支护时出现孔内涌水 单孔涌水量为 8m3 h 经对 水文资料分析对比 该巷道位置位于勘探报告提供的风氧 化带边界下限 65 米范围处 无断裂等构造赋存 为了确保 安全生产 杜绝煤矿防治水事故的发生 对该巷道疑似积 水范围进行了探放水设计和施工 为了分析巷道涌水水源 在距巷道迎头 17 5m 处设计 5 号钻孔施工 28 6m 终孔距三煤顶板垂深 6 8 米 该孔无 涌水 距迎头 10m 处设计的 6 号孔进行施工 在煤层中钻 进 11m 时出现带压力涌水 钻进层位在 3 煤煤层顶板与 3 煤交接处 涌水量为 25 m3 h 为了进一步确定巷道涌水水 源及导水因素 对该钻孔进行加长施工穿至煤层顶板中粒 砂岩中 在 14 3m 时出现水压增大顶钻情况 进行了停钻 放水 实测单孔涌水量为 56 m3 h 在观测涌水期间出现漏 砂封孔情况 一小时后出现二次涌水 涌水量增大且伴有 大量泥沙出现 该巷道总涌水量达到 80 m3 h 3 工作面水源分析及涌水通道分析 从目前 6 号钻孔涌水量来看 短时间 24 小时 内并 无减小情况 钻孔内水量补给充足 且水中混有以 3 煤层 顶板泥沙颜色为成分的特征明显 确定为 3 煤顶板含水层 水 从该钻孔涌水后迎头 10 米的锚杆钻孔涌水量明显变小 这一情况来看 证明 6 号孔与迎头涌水孔存在着一定水力 联系 表现为煤岩层裂隙导水情况较为明确 从钻进速度 变化及钻孔堵塞二次涌水情况分析 该裂隙宽度随涌水时 间逐步变宽且存在漏顶情况 有可能为断层裂隙破碎带 不排除断层水和风氧化带水两种可能 为了进一步探清巷道前方煤层变化及其水文地质情况 在距出水点 30 米处设计疏放水钻孔 3 个如表 1 主要探查 三煤顶板不同标高的岩性及裂隙发育高度 水力联系 充 水强度 影响范围 将迎头断面的涌水引流至后巷钻孔流 出 保迎头有良好的工作环境 取芯钻孔 1 个 主要目 的是取巷道迎头前方 156 米处的煤芯 确定是否为风氧化 带 判定其延展长度及影响范围 对取芯煤质进行分析 进一步制定巷道掘进支护措施 明确巷道掘进方位 根据探查如图 1 FYH9 1 钻孔终孔距离 180 米 27 米 穿过煤层顶板 50 70 米时钻孔不返水 该处煤层连续完整 证明煤层顶板裂隙发育 破碎面积较大 蓄水空间较大 整个钻孔涌水量为 1m3 h FYH9 2 终孔距离 60 米 9 米穿煤层顶板 30 60 米时 钻孔涌水量增大至 11 3m3 h FYH9 钻孔 25 5 米时穿煤层顶板 钻进 72 103 米时钻进 速度快 117 米时 观测到 FYH9 1 涌水量变大至 6 5m3 h 证明顶板岩石完整性差 且煤层顶板存在裂隙导水 该孔 终孔距离为 180 米 终孔结束钻孔涌水量为 7m3 h QX01 为设计的取芯孔 是根据以上三个钻孔确定风氧 化带设计的 根据设计要素 74 米穿至煤层顶板 煤层除局 部地段泥化变软 大都属于正常区域 推断前面煤层有变 下坡趋势 综上分析 根据煤层稳定性判断 巷道的涌水不是由 断裂引起 是由煤层顶板裂隙及煤层产生裂隙引起的 根 据煤层及涌水特点确定 该涌水水源为风氧化带含水 风 氧化带裂隙对煤层和顶板起到连通作用 是很好的导水通 道 风氧化带水在煤层稳定情况下易由煤层差生裂隙导出 煤层一般表现为裂隙发育 变软 泥化的特点 风氧化带 煤质与正常煤层煤质变化指标较大 有水分增大 灰分增 大 发热量降低的明显变化特征如表 2 风氧化带煤层变质 区域与煤质正常区域赋存明显的裂隙 并且裂隙具有较强 的蓄水和导水能力 很容易在掘进中发生突然涌水情况 该裂隙走向紧跟煤层的煤质变化而变化 其宽度约在 0 1 0 5m 在煤层中往往会形成顶板溃砂集聚 造成探放水钻 孔的多次封堵 4 风氧化带的处理措施 在确定风氧化带的赋存范围后 加强了该地段抽排水 力度 采取集中放水措施 明确风氧化带对施工影响不大 施工单位在风氧化带揭露段提前加强支护 以短支短掘的 方式穿过风氧化带赋存区 保证了设计不变 避免了巷道 的运输管理环节增多情况 保证工作面的资源量不变 增加了资源回收率 通过探放水工程 有效的疏放煤层风氧化带顶板水 13000 立方米 杜绝了水害对安全生产的威胁 通过钻探资 料 有效的掌握了风氧化带的富水规律及其特点 为以后 的防治水工作提供了可靠地地质资料 同时为周边矿井的 基本建设工作提供了参考依据 参考文献 1 陆学文 宁夏回族自治区宁东煤田金家渠井田煤炭勘 探报告 R 宁夏 宁夏煤炭勘察工程公司 2010 147 148 2 李世峰 金瞰昆 刘素娟 矿井地质与矿井水文地质