梨园河煤矿顶板砂岩裂隙水防治方案研究

赵慧国

摘 要：51103进风巷工作面掘至390m处，在迎头进行顶板锚索施工作业时，顶板锚索孔开始出现淋水现象，造成工作面锚索支护施工困难，为了保障工作面安全掘进，对煤层顶板水的来源进行了分析，在此基础上提出采取超前预疏放是解决顶板水害的有效途径。

关键词：砂岩裂隙水；超前探放；富水异常区

1 工作面概况

梨园河煤矿是一座设计年产180万t的中型矿井，矿区面积23.7556km2，生产规模180万吨/年，开采方式：地下开采，批准开采矿种为2#-6#煤层，准采标高1880m-820m。51103进风巷掘进工作面属于梨园河煤矿5#煤层511采区，沿煤层底板掘进，设计长度928m，采用锚杆锚索支护，平均煤厚6.9m，采用掘进机掘进，东部为工业广场煤柱，南部为斜井煤柱，西部为511轨道上山、511皮带上山、511行人上山、5#煤层回风巷，北部为51103回风巷掘进工作面，周边无老窑及采空区，相应地面无村庄及地面建筑，地形为基岩黄土覆盖，沟壑发育。2017年8月51103进风巷工作面掘至390m处，在迎头进行顶板锚索施工作业时，顶板锚索孔内开始出现淋水现象，继续钻进顶板1.5m后，孔内涌水量加大，当时迎头20m范围内最大涌水量达17m3/h，造成工作面锚索支护施工困难，直接影响着安全生产。为了保障受煤层顶板水害威胁的51103进风巷掘进工作面安全掘进，对煤层顶板水的来源进行了分析，在此基础上提出煤层顶板砂岩水害防治的有效措施。

2 防治措施研究

根据已有水文地质资料，51103工作面范围内水文地质条件简单，无大的地表水体，周边无老窑和采空区。分析周边钻孔ZK1303，51103进风巷工作面直接顶为石炭系太原组黑色泥巖，厚度约2.0m，老顶为5#煤层主要含水层--石炭系太原组砂岩含水层，是5#煤层的主要充水水源。直接底为石炭系太原组黑色泥岩，老底为石炭系太原组K2砂岩含水层，结合以往抽水试验结果，梨园河煤矿太原组砂岩含水层整体富水性较弱，但不排除该区域顶板裂隙发育，含水层局部富水性增强的可能性。为证实工作面顶板涌水来源，确保煤矿安全生产，在工作面涌水量增大后，第一时间命令掘进队组停止施工，同时制定相应的探放水措施，派钻探队进入51103进风巷对工作面顶板涌水进行疏放。

首先利用瞬变电磁法对工作面迎头及前方顶板进行探测，大致确定富水异常区域后，决定在工作面迎头附近J19点前59m处开设钻场（2.5m*2.5m*5m）施工4个钻孔，对顶板进行探放，因工作面左帮高，右帮低，为方便将水排出，故将钻场设置在较低的右帮，同时沿巷道右帮底部挖一条排水沟（0.3m*0.3m*0.3m），将水引入最近的水仓中，利用水仓中安设两台排水能力为60-80m3/h的45kW排沙泵，使用一台，备用一台，以确保工作面排水能力能够满足应对突发情况。

根据钻探结果，结合已有地质资料分析岩芯岩性及水质，可以确定施工的4个钻孔均打入石炭系太原组砂岩含水层中，同时对放出的水进行水质化验。结合工作面探放水情况、水质化验结果、同时对比我矿51101工作面顶板砂岩水水质化验结果，确定51103进风巷掘进工作面390m处顶板涌水水源为石炭系太原组砂岩含水层水。该区域5#煤层顶板砂岩裂隙含水层富水性较强，在掘进过程中主要通过锚索眼涌入巷道，为减少地下水对矿井的危害，我们采用变被动为主动的防治水方法，在井巷施工过程中对不同区域的巷道，采用不同的防治水措施。通过对51103进风巷工作面顶板砂岩含水层的补、径、排等特征和顶板砂岩含水层水的分布规律，以及工作面顶板状况的分析，决定使用打放水孔的方式，对顶板砂岩水进行疏放。

3 防治水措施应用

将工作面390m处已施工4个钻孔作为第一站放水孔使用，对顶板砂岩水进行疏放，孔内涌水量约为17m3/h，此时工作面迎头锚索孔内淋水量减小，掘进队组可以安全掘进。第二站放水孔施工与工作面“有掘必探”第九站同时进行，施工3个放水孔。第三站放水孔施工与工作面“有掘必探”第十站同时进行，施工3个放水孔。第四站放水孔施工与工作面“有掘必探”第十一站同时进行，施工2个放水孔。工作面在施工“有掘必探”第十二站时，顶孔中未见出水且工作面迎头锚索孔中也不再淋水，判断工作面迎头已离开顶板富水区域，决定不再单独施工放水孔。

4 结论

截至2017年12月底，第三、四站放水孔已不再出水，第一站放水孔涌水量约为10m3/h、第二站放水孔涌水量约为3m3/h，51103进风巷工作面四站放水孔累计排出石炭系太原组砂岩含水层水水量约为9200m3。此次为梨园河煤矿第一次遇到此类情况，通过此次顶板砂岩含水层水疏放施工，为我矿今后在遇到此类情况时的防治水施工作业提供丰富的经验，结果表明，采取工作面顶板砂岩水超前预疏放是解决顶板水害的有效途径。①通过施工超前疏水孔与锚索疏水孔相结合的方法，从根本上解决了在掘进过程中淋头水的问题；②通过超前探放顶板砂岩含水层水，提高了锚索的固结强度，保证了顶板支护质量；③通过超前探放顶板砂岩含水层水，为今后的回采工作创造了有利的条件。