采煤工作面顶板动态离层水预疏放实践
工作面顶板动态离层水预疏放实践
李忠凯 胡 杰
（***矿业集团海孜煤矿*** *** 235147）
摘 ：采煤工作面顶板动态离层水煤矿突水种新水源通离层水突水原特点分析采取工作面回采影响外山方布置钻孔时钻孔入防堵装置保证钻孔工作面采前采中采持续放水效阻止离层水源产生保证工作面安全生产
关键词：动态 离层水 预疏放
引 言
***矿业集团海孜煤矿座设计年产15Mt现代化矿井2005年5月21日正回采84采区745工作面发生瞬时水量3887m3h特溃水事生产安全造成极动查治发现该次事受7煤层顶板巨厚火成岩支撑煤层采动作造成煤系层均匀沉降7煤层顶板砂岩产生离层积水火成岩动力作积水破限隔水层发生特殊突水现象强度顶板水突水现象国十分罕见进行防治避免类似事次发生成扭转生产安全动局面保证工作面安全恢复生产成工作面水害治理关键
1 顶板动力突水原特点
11 745工作面质水文质概况
工作面煤层属二叠系石盒子组全隐伏煤层煤层厚02～32m均129m倾角18°该区层第四系火成岩煤系层7煤层开采充水影响含水层第四系四含7煤顶板厚层砂岩隔水层四含底部粘土层火成岩7煤直接顶泥岩
111 四含
四含第四系层层直接覆盖煤系层煤系层整合接触四含底部发育层粘土层含砾石粘土层发育均局部具天窗四含水通天窗缓慢煤系层补
112 火成岩
厚763~8877m距7煤层612～6283m属闪长岩闪长玢岩整体块状结构总体属隔水层阻隔四航煤系层补断层等裂隙发育四含沟通时局部丧失隔水作通面补勘钻孔采取钻孔电视技术清晰该区火成岩发育量层状拉伸裂隙含水
113 7煤顶板砂岩
厚1407～3087m距7煤层1286～2803m含脉状裂隙承压水属弱含水层7煤开采直接充水水源
114 7煤底板煤岩层
89煤层相距约3m8煤距7煤约22m7煤层属二叠系石盒子组该区两煤层均未开采
距7煤层约116m二叠系山西组10煤层该层煤工作面2002年11约全部采完收作
12 745工作面突水原
工作面发生突水查明突水原位停采线外5m机巷10m施工钻孔R455孔孔深36853m终孔层位位7煤顶板348m钻孔离层发育柱状见图1钻孔施工程中发现岩浆岩底板16m粉砂岩14m段（3295～3325m）掰开形成T3离层带段高3m具典型硬软岩层界面易产生离层规律特征注水实验测流结果单位吸水量016lsm（相中等富水含水层）
煤系层中孔深3395～341m孔段砂岩（厚215m）粉砂岩（33961m）界面分布段高15mT2离层带中砂岩掰开011m粉砂岩掰开139m软硬岩层界面单位吸水量0056lsm（相弱含水层）表明离层带破碎岩石充填空腔
孔深35074～36853m巨厚（178m）砂岩中砂岩顶界676m发现段高12mT1离层带单位吸水量032 lsm（相中等富水含水层）K值3116md总吸水量1364m3h
R455孔终孔时位333m(306 m)岩浆岩孔段水柱高度161mT1T2T3三离层带均积水44d水位340m已低岩浆岩底板189m表明T3离层带已处水位成水离层带T2离层带顶界3395m表明该离层带部05m已处水位T1离层带保持水位水柱高达175m说明：AR455孔水位保持44天原T3积水离层带存BR455孔深36853m孔底距7煤顶348m孔底水位说明部砂岩没导水裂隙波46d孔水位消失钻孔发生吸风现象说明T3积水离层带疏干
述现象说明T1积水离层带单位吸水量032lsm521突水直接水源山西组10煤层回采石盒子组层属整体弯曲沉带受巨厚火成岩板支撑部岩层未沉受身重力火成岩板拉伸作造成石盒子组层均匀沉7煤顶板砂岩中形成拉伸破坏形成离层该层砂岩身弱含水层加四含水通浅部露头火成岩裂隙缓慢补离层积水7煤层采动破坏火成岩原应力衡活动产生动力该动力作压挤离层积水破离层7煤采动导水裂隙带间限隔水层发生突水该次突水事极复杂水文工程质条件发生动力突水特例
图1 R455孔离层发育水位变化示意图
13 动力突水特点
次突水工作面顶板砂岩突水存明显区方面特点：
（1）明显征兆次突水未顶板突水规律瞬间溃出征兆
（2）瞬时水量3887m3h伴约400m3矸石泥石流形式溃出造成途巷道切割刷刷深度15m
（3）水量衰减快具封闭水体（老塘水）突水特点突水仅35h水量衰减97％
（4）储水空间具动态性工作面推进超前应力作工作面前方新离层形成断积水产生新突水水源时该空间相封闭离层离层间连续
（5）突水通道采动导水裂隙带导水裂隙带离层水间存隔水层较薄极易动力水破
（6）动力源巨厚火成岩体采动影响造成整体岩层应力失衡整体部分岩层位移产生动力挤压储水空间积水破限隔水层造成突水
2 预疏放水钻孔设计
21 目务
针动力突水特点确定探放水钻孔目务进步查明7煤顶板砂岩含水富水性二查明离层发育情况三745工作面突水恢复生产进行提前放水疏干降压
22 预疏放钻孔布设方案
根前述目务结合离层动态发育特点7煤顶板裂隙具连通性等特征破顶板水探放钻孔布设工作面方传统50m组工作面山方（煤层倾方）布置钻孔开孔7煤底板约15m施工745岩石轨道巷避免钻孔工作面回采破坏钻窝布置三孔呈扇形分布钻孔呈网状穿7煤顶板砂岩保证覆盖面
23 技术求
钻孔开孔直径127mm两层套结构孔口8～10m标号500＃水泥固压力5MPa进行耐压试验合格缩径89mm钻进终孔然全程入φ73mm花作滤器防止孔掉矸堵塞钻孔保证钻孔持续效放水
钻孔施工程中存出水现象需详细记录出水层位孔深测量水量水压采取水样进行水质分析
3 预疏放效果分析
31 简易放水试验效果
钻孔施工完成选取水量较3钻孔进行简易放水疏干钻孔进行测压监测钻孔水压变化情况简易放水试验期10天3孔总放水量1025m3钻孔水压054MPa降02MPa计算砂岩水位原始高出风巷约5m降放水仅高出机巷02MPa放水试验结束进行期72h恢复水位试验24h钻孔水压恢复025MPa保持稳定
32 TEM检测结果
钻孔施工前准确掌握7煤顶板砂岩含水富水情况745工作面风巷腰巷机巷工作面顶板采取瞬变电磁探测查出三处低阻（视电阻率1Ω）异常视电阻率曲线横表现出起伏变化较高阻曲线明显协调探测结三处视电阻率低阻异常应工作面顶板存三处较强富水性赋水异常区
进步确定钻孔放水效果保证工作面恢复生产安全开采工作面恢复生产前次瞬变电磁法钻孔放水效果进行检验重点探查先期探测三低阻异常视电阻率变化通发现二次瞬变电磁视电阻率明显增均15Ω视电阻率等值线横变化较均匀高阻曲线协调性较煤层顶板电性横分布均匀说明原探测富水区已降弱含水含水钻孔放水效果较
33 工作面回采程预疏放效果
工作面恢复生产程中受超前应力影响放水孔水量均程度变化突出表现3＃钻场1＃孔
该钻孔施工工作面恢复生产推进距钻孔约50m期间钻孔水量直保持08m3h稳定水量工作面推进距钻孔50m钻孔水量持续增距钻孔约20m时水量已增5m3h工作面采钻孔方时钻孔水量增98m3h达极值工作面继续前推进钻孔水量降保持7m3h稳定水量工作面恢复生产整程中钻孔水量发生变化工作面未出现淋水滴水等水情异常见图2
图2 31孔疏水量变化趋势曲线工作面累计推进度关系图
通整回采程钻孔疏放水量计算发现钻孔放水总水量745工作面突水水量23倍说明钻孔疏放水超前疏放砂岩水截断离层积水水源发挥重作
4 结语
745工作面恢复生产先采出原煤约70Kt工作面未出现水情异常实现安全开采工作面预疏放顶板动态离层水技术类似顶板条件水害防治积累治理验具较观济社会效益
离层动力突水现象国较罕见防治尚成功先例采取种布孔方式孔组间距需孔孔间排列等实现济合理预疏放煤层顶板离层积水截断离层积水水源保证预疏放效果均处种摸索状态通745工作面顶板离层水预疏放钻孔设计实施点验：
（1）严格规程求50m布置组钻孔保证预疏放水钻孔覆盖面确保砂岩水预疏放
（2）钻孔布置工作面山方采动影响范围外保证钻孔工作面采前采中采持续效放水
（3）钻孔结构改裸孔两层套结构钻孔全程入花作滤器效防治碎矸堵孔保证钻孔水流畅通
（4）采取放水试验压力物探验证等方法放水效果进行检验放水效果更直观明效促进安全生产
参考文献：
1沈继方青春 胡章喜 矿床水文质学[M] 北京 中国学质出版社 199210
2庞渭舟刘维周 煤矿水文质学[M] 北京 煤炭工业出版社 19869
3柴登榜 矿井质工作手册[M] 北京 煤炭工业出版社 198410
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容，不代表《香当网》观点或立场，请自行判断内容的真实性和可靠性！
该内容是文档的文本内容，更好的格式请下载文档
工作面顶板动态离层水预疏放实践
李忠凯 胡 杰
（***矿业集团海孜煤矿*** *** 235147）
摘 ：采煤工作面顶板动态离层水煤矿突水种新水源通离层水突水原特点分析采取工作面回采影响外山方布置钻孔时钻孔入防堵装置保证钻孔工作面采前采中采持续放水效阻止离层水源产生保证工作面安全生产
关键词：动态 离层水 预疏放
引 言
***矿业集团海孜煤矿座设计年产15Mt现代化矿井2005年5月21日正回采84采区745工作面发生瞬时水量3887m3h特溃水事生产安全造成极动查治发现该次事受7煤层顶板巨厚火成岩支撑煤层采动作造成煤系层均匀沉降7煤层顶板砂岩产生离层积水火成岩动力作积水破限隔水层发生特殊突水现象强度顶板水突水现象国十分罕见进行防治避免类似事次发生成扭转生产安全动局面保证工作面安全恢复生产成工作面水害治理关键
1 顶板动力突水原特点
11 745工作面质水文质概况
工作面煤层属二叠系石盒子组全隐伏煤层煤层厚02～32m均129m倾角18°该区层第四系火成岩煤系层7煤层开采充水影响含水层第四系四含7煤顶板厚层砂岩隔水层四含底部粘土层火成岩7煤直接顶泥岩
111 四含
四含第四系层层直接覆盖煤系层煤系层整合接触四含底部发育层粘土层含砾石粘土层发育均局部具天窗四含水通天窗缓慢煤系层补
112 火成岩
厚763~8877m距7煤层612～6283m属闪长岩闪长玢岩整体块状结构总体属隔水层阻隔四航煤系层补断层等裂隙发育四含沟通时局部丧失隔水作通面补勘钻孔采取钻孔电视技术清晰该区火成岩发育量层状拉伸裂隙含水
113 7煤顶板砂岩
厚1407～3087m距7煤层1286～2803m含脉状裂隙承压水属弱含水层7煤开采直接充水水源
114 7煤底板煤岩层
89煤层相距约3m8煤距7煤约22m7煤层属二叠系石盒子组该区两煤层均未开采
距7煤层约116m二叠系山西组10煤层该层煤工作面2002年11约全部采完收作
12 745工作面突水原
工作面发生突水查明突水原位停采线外5m机巷10m施工钻孔R455孔孔深36853m终孔层位位7煤顶板348m钻孔离层发育柱状见图1钻孔施工程中发现岩浆岩底板16m粉砂岩14m段（3295～3325m）掰开形成T3离层带段高3m具典型硬软岩层界面易产生离层规律特征注水实验测流结果单位吸水量016lsm（相中等富水含水层）
煤系层中孔深3395～341m孔段砂岩（厚215m）粉砂岩（33961m）界面分布段高15mT2离层带中砂岩掰开011m粉砂岩掰开139m软硬岩层界面单位吸水量0056lsm（相弱含水层）表明离层带破碎岩石充填空腔
孔深35074～36853m巨厚（178m）砂岩中砂岩顶界676m发现段高12mT1离层带单位吸水量032 lsm（相中等富水含水层）K值3116md总吸水量1364m3h
R455孔终孔时位333m(306 m)岩浆岩孔段水柱高度161mT1T2T3三离层带均积水44d水位340m已低岩浆岩底板189m表明T3离层带已处水位成水离层带T2离层带顶界3395m表明该离层带部05m已处水位T1离层带保持水位水柱高达175m说明：AR455孔水位保持44天原T3积水离层带存BR455孔深36853m孔底距7煤顶348m孔底水位说明部砂岩没导水裂隙波46d孔水位消失钻孔发生吸风现象说明T3积水离层带疏干
述现象说明T1积水离层带单位吸水量032lsm521突水直接水源山西组10煤层回采石盒子组层属整体弯曲沉带受巨厚火成岩板支撑部岩层未沉受身重力火成岩板拉伸作造成石盒子组层均匀沉7煤顶板砂岩中形成拉伸破坏形成离层该层砂岩身弱含水层加四含水通浅部露头火成岩裂隙缓慢补离层积水7煤层采动破坏火成岩原应力衡活动产生动力该动力作压挤离层积水破离层7煤采动导水裂隙带间限隔水层发生突水该次突水事极复杂水文工程质条件发生动力突水特例
图1 R455孔离层发育水位变化示意图
13 动力突水特点
次突水工作面顶板砂岩突水存明显区方面特点：
（1）明显征兆次突水未顶板突水规律瞬间溃出征兆
（2）瞬时水量3887m3h伴约400m3矸石泥石流形式溃出造成途巷道切割刷刷深度15m
（3）水量衰减快具封闭水体（老塘水）突水特点突水仅35h水量衰减97％
（4）储水空间具动态性工作面推进超前应力作工作面前方新离层形成断积水产生新突水水源时该空间相封闭离层离层间连续
（5）突水通道采动导水裂隙带导水裂隙带离层水间存隔水层较薄极易动力水破
（6）动力源巨厚火成岩体采动影响造成整体岩层应力失衡整体部分岩层位移产生动力挤压储水空间积水破限隔水层造成突水
2 预疏放水钻孔设计
21 目务
针动力突水特点确定探放水钻孔目务进步查明7煤顶板砂岩含水富水性二查明离层发育情况三745工作面突水恢复生产进行提前放水疏干降压
22 预疏放钻孔布设方案
根前述目务结合离层动态发育特点7煤顶板裂隙具连通性等特征破顶板水探放钻孔布设工作面方传统50m组工作面山方（煤层倾方）布置钻孔开孔7煤底板约15m施工745岩石轨道巷避免钻孔工作面回采破坏钻窝布置三孔呈扇形分布钻孔呈网状穿7煤顶板砂岩保证覆盖面
23 技术求
钻孔开孔直径127mm两层套结构孔口8～10m标号500＃水泥固压力5MPa进行耐压试验合格缩径89mm钻进终孔然全程入φ73mm花作滤器防止孔掉矸堵塞钻孔保证钻孔持续效放水
钻孔施工程中存出水现象需详细记录出水层位孔深测量水量水压采取水样进行水质分析
3 预疏放效果分析
31 简易放水试验效果
钻孔施工完成选取水量较3钻孔进行简易放水疏干钻孔进行测压监测钻孔水压变化情况简易放水试验期10天3孔总放水量1025m3钻孔水压054MPa降02MPa计算砂岩水位原始高出风巷约5m降放水仅高出机巷02MPa放水试验结束进行期72h恢复水位试验24h钻孔水压恢复025MPa保持稳定
32 TEM检测结果
钻孔施工前准确掌握7煤顶板砂岩含水富水情况745工作面风巷腰巷机巷工作面顶板采取瞬变电磁探测查出三处低阻（视电阻率1Ω）异常视电阻率曲线横表现出起伏变化较高阻曲线明显协调探测结三处视电阻率低阻异常应工作面顶板存三处较强富水性赋水异常区
进步确定钻孔放水效果保证工作面恢复生产安全开采工作面恢复生产前次瞬变电磁法钻孔放水效果进行检验重点探查先期探测三低阻异常视电阻率变化通发现二次瞬变电磁视电阻率明显增均15Ω视电阻率等值线横变化较均匀高阻曲线协调性较煤层顶板电性横分布均匀说明原探测富水区已降弱含水含水钻孔放水效果较
33 工作面回采程预疏放效果
工作面恢复生产程中受超前应力影响放水孔水量均程度变化突出表现3＃钻场1＃孔
该钻孔施工工作面恢复生产推进距钻孔约50m期间钻孔水量直保持08m3h稳定水量工作面推进距钻孔50m钻孔水量持续增距钻孔约20m时水量已增5m3h工作面采钻孔方时钻孔水量增98m3h达极值工作面继续前推进钻孔水量降保持7m3h稳定水量工作面恢复生产整程中钻孔水量发生变化工作面未出现淋水滴水等水情异常见图2
图2 31孔疏水量变化趋势曲线工作面累计推进度关系图
通整回采程钻孔疏放水量计算发现钻孔放水总水量745工作面突水水量23倍说明钻孔疏放水超前疏放砂岩水截断离层积水水源发挥重作
4 结语
745工作面恢复生产先采出原煤约70Kt工作面未出现水情异常实现安全开采工作面预疏放顶板动态离层水技术类似顶板条件水害防治积累治理验具较观济社会效益
离层动力突水现象国较罕见防治尚成功先例采取种布孔方式孔组间距需孔孔间排列等实现济合理预疏放煤层顶板离层积水截断离层积水水源保证预疏放效果均处种摸索状态通745工作面顶板离层水预疏放钻孔设计实施点验：
（1）严格规程求50m布置组钻孔保证预疏放水钻孔覆盖面确保砂岩水预疏放
（2）钻孔布置工作面山方采动影响范围外保证钻孔工作面采前采中采持续效放水
（3）钻孔结构改裸孔两层套结构钻孔全程入花作滤器效防治碎矸堵孔保证钻孔水流畅通
（4）采取放水试验压力物探验证等方法放水效果进行检验放水效果更直观明效促进安全生产
参考文献：
1沈继方青春 胡章喜 矿床水文质学[M] 北京 中国学质出版社 199210
2庞渭舟刘维周 煤矿水文质学[M] 北京 煤炭工业出版社 19869
3柴登榜 矿井质工作手册[M] 北京 煤炭工业出版社 198410
文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
《香当网》用户分享的内容，不代表《香当网》观点或立场，请自行判断内容的真实性和可靠性！
该内容是文档的文本内容，更好的格式请下载文档
