薄基岩综采工作面顶板水、沙治理措施及效果

薄基岩综采工作面顶板水、沙治理措施及效果

作者：姜文浩

来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2013年第05期

摘要：文章以焦作煤业集团公司赵固一矿11131工作面回采作业为例，深入剖析薄基岩综采工作面顶板水、沙治理措施和治理效果，并通过实践应用证明薄基岩条件下通过加强水文地质工作，超前并有针对性完善防治水措施，完全可以预防顶板水害事故的发生，确保工作面安全、高效生产。

关键词：薄基岩 综采面 顶板水沙 治理措施

焦作煤业集团公司赵固一矿为核定年生产能力415万吨的矿井。矿井为立井开拓，井底车场水平标高-525m，设计沿F16断层煤柱两侧作两组倾斜煤层大巷，通过大巷直接开掘工作面上、下顺槽，实现全井田单翼盘区开采。矿井主采二1煤层，平均煤厚5.3m，倾角2～6°，矿井资源储量373490kt，剩余可采储量为176877kt。煤层埋藏深度410～860 m。煤层顶板基岩薄，表土层厚，底板灰岩水压4.4-8.3Mpa，主要含水层包括二1煤顶板砂岩含水层、风化带含水层和新近系中、底部砂、砾石含水层，底板L8、L2、O2灰岩含水层。预计全矿井正常涌水量2377.36m3/h，最大涌水量2971.1m3/h。目前矿井实际涌水量为1578m3/h，其中包括L8灰岩水、L9灰岩水、顶板砂岩水和冲积层水。

11131工作面位于矿井-525m水平东翼，工作面井下位置北邻东翼回风大巷，东为未开采的11151工作面，西为回采结束的11111工作面，南为DF40断层。为保证该工作面在薄基岩、厚冲积层条件下安全回采，将顶板水害事故造成的损失降到最低，采取了一系列防治水措施，保证了工作面安全生产。 1 工作面地质及水文地质条件

工作面标高-397～-468m，煤层倾角0.2°～8.2°，煤层结构简单。该工作面地质构造简单，总体呈单斜构造。工作面轨道顺槽拐后603m处揭露D35断层。D35断层为正断层，走向96°，倾向6°，倾角65°，落差0.5m。

11131工作面主要含水层有中奥陶统灰岩岩溶裂隙含水层、太原组灰岩含水层（L2灰岩、L8灰岩等）、二1煤层顶板砂岩含水层和冲积层含水层。

底板L8灰岩水为工作面主要充水水源。底板L8灰岩平均厚8.7m，局部岩溶发育，富水性较强，上距二1煤底板平均26m，水压为4.5MPa，突水系数为0.173MPa/m，工作面回采时

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底板突水可能性极大，采取对底板L8含水层进行注浆改造的措施，使其变为隔水层或弱含水层。

根据已探查资料显示，11131工作面二1煤层顶板基岩厚度较薄，最薄的29.84m，最厚的57.7m，大占砂岩和风化带富水性较差。

2 11131工作面在预防顶板溃水溃沙方面所做的工作 2.1 送巷期间所做的工作

赵固一矿东翼顶板基岩薄，冲积层底部局部含水，为防止回采过程中发生溃水溃沙事故，工作面送巷过程中在上、下顺槽钻场内布置顶板探查钻孔，探查基岩厚度和冲积层底部富水性，前期共施工顶板探查孔13个，基岩厚度最薄29.84m，最厚57.7m，钻孔进入冲积层最大垂深24.87m，钻孔最大水量1m3/h。 2.2 顶板物探情况

11131工作面贯通后，物探技术人员利用直流电法技术在11131工作面上、下顺槽对工作面顶板进行物探探查，共解释四个低阻异常区域：11131工作面上顺槽切眼附近异常区（长×宽=29m×7m）、上顺槽距切眼南帮380m-460m异常区（长×宽=80m×12m）、下顺槽距切眼南帮90m-180m异常区（长×宽=90m×11m）、下顺槽距切眼南帮578-610m异常区（长×宽=32m×7m）。

2.3 物探异常区钻探验证情况

对11131工作面上顺槽切眼附近异常区在上顺槽7号钻场布置钻孔进行了验证，验证不存在危险，工作面已经安全回采通过。

下顺槽距切眼南帮90m-180m异常区在下顺槽6号钻场布置钻孔进行探查，2#钻孔施工时在垂深51m处出现了溃沙现象，溃沙量约3m3，根据该钻孔的探查情况及D35断层的发育情况，在2#钻孔周围以其溃沙位置为中心10m范围内加密布置了8个钻孔，在该异常区及D35断层裂隙带共布置顶板探查钻孔9个，探查基岩厚度都在40m以上，除了2#孔，其它钻孔有沙但均未出现溃出现象，所有钻孔水量均小于0.1m3/h。根据钻孔密度、钻孔揭露情况，分析工作面回采至该位置时不会存在大的安全危险。

2.4 制定了《11131工作面顶板溃水溃沙应急救援预案》

为进一步加强11131工作面顶板溃水溃沙事故应急救援工作，提高对顶板溃水溃沙事故的应变和控制能力，确保抢险工作高效有序地进行，最大限度地减轻灾害造成的损失，现结合实际情况，制定了《11131工作面顶板溃水溃沙应急救援预案》。预案中对顶板管理、排水系

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统、巷道支护、挡沙沉淀、通讯联络、压风自救、供水施救、人员定位、出水后的观测分析、水沟及泵房管理、避灾路线等制定了措施。 3 11131工作面顶板出水及泥浆经过

当11131工作面回采至上巷77m、下巷85m时，工作面109#-119#架（靠近上巷端头）前顶板出现淋水现象，初始水量约为4～5m3/h，水微黄、不含沙，持续到早8点45分左右，随着117#、118#顶板冒落矸石，水量增大至13～15m3/h，主要集中于117#、118#架前，水中含有粘土，不含沙，至当天18点25分水量逐渐减少至1m3/h，水变清，截至5日上午10点30分共54小时内11131工作面顶板总计出水量约为210m3，平均每小时出水量3.9m3/h。 4 出水及泥浆原因分析

①工作面出水及泥浆位置位于D35断层破碎带内，由于断层破碎带内顶板破碎，极易沟通顶板含水层，因此回采破坏顶板后容易导通顶板水体。

②断层破碎带内顶板破碎岩石极易冒落，从117#、118#架顶冒落物中发现有基岩风化带岩石和冲积层鹅卵石，分析判断冒落高度已经达到冲积层，形成了较大的导水通道。 5 应急处置

发生事故后，立即组织利用化学浆向工作面顶板冒落区域注浆造假顶，期间安排对下顺槽排水系统进行了完善，10月4日中班恢复了生产。 6 下一步防止顶板溃水溃沙措施

①加强顶板物探探查，分析异常区域，为钻探施工提供依据。

②针对物探异常区加密探查，认真收集、分析钻探资料，确认采掘的安全风险度。 ③进一步完善薄基岩施工影响区域顶板溃水溃沙应急预案，发生事故时将损失降到最低。 7 结语

11131工作面的安全、顺利回采，说明薄基岩条件下通过加强水文地质工作，超前并有针对性完善防治水措施，完全可以预防顶板水害事故的发生，并保证工作面安全、高效生产。 参考文献：

[1]杭远.煤矿顶板水砂灾害及防治对策[J].西部探矿工程，2006（01）.

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[2]付成祥，王兵虎，冯玉.高产高效综放工作面顶板水综合防治[J].中国煤田地质，2004（S1）.

[3]张光辉，吴鹏飞，王飞.回采工作面顶板水治理技术初探[J].河南科技，2009（12）.