潘西煤矿6196工作面奥灰水防治的研究与实践

景继东，王道刚，高建华

(新汶矿业集团公司潘西煤矿，山东莱芜271107)

   潘西煤矿主采煤层第19层煤的开采受底板奥灰水的严重威胁，矿井在开采-200m以下19层煤时，几乎面面发生奥灰突水，单面突水量在3.7～15.0m³／min，并且随着采深加大，单个突水点的突水量也有增大的趋势，曾发生多次淹面淹采区事故，目前，矿井涌水量为26.6rn³／min，奥灰水占90％以上，每年的排水费用达2000多万元。而奥灰水水压大、赋存又不均一，这给奥灰水防治工作带来很大的困难。

    为改变以前工作面由上向下顺序开采而造成面面突水的实际情况，改变开采顺序，在矿井西翼的后六采区将首采面(6196工作面)放在采区最下部，采取合理的“疏水降压带压开采”措施，确保了工作面的安全开采，同时解放了上部5个工作面，经济效益显著。

1   6196工作面概况

    6196工作面位于潘西煤矿-740m水平西翼后六采区第六亚阶段，为后六采区的首采面也是最下部的一个工作面，采区可采储量450万t，工作面标高-609.1m～-725.1m，埋深850～970m，设计开采煤层为第19煤层，为中厚煤层，平均2.80m，倾角10°～32°，可采储量111.6万t。工作面小断层发育，掘进过程中共揭露断层27条，构造较复杂。本面的主要充水水源为底板的五、六灰和奥灰，19层煤距五灰、六灰、奥灰的间距分别为15m、30m、60m，在矿压与水压综合作用下，奥灰水容易突破底板泄人矿井，奥灰水临界突水水压为4.2MPa，临界  突水系数为0.07MPa／m，开采前工作面水压在4.6 MPa以上，因此受奥灰水严重威胁。

2   查明工作面水文地质条件

    为摸清底板各含水层富水情况，搞好该面疏水降压及安全带压开采，采取了“物探先行、钻探验证”探查方案。

2.1  地面物探基本查明区域水文地质条件

    由于后六采区地质条件及水文地质条件复杂，为全面分析含水层的含水性，在地面进行了瞬变电测探测，共布置测线23条，网度80×40m，完成物理点774个，主要探查了后四采区4196西面、后六采区、后六回风石门及F2、硒断层带。查明后四、后六徐灰、奥灰富水情况，确定测区内徐灰、奥灰视电阻率<48Ω．m为含水异常区，视电阻率<38Ω．m为强富水异常区，绘制了19层煤底板徐灰、奥灰下lOm、下30m、下50m及下100m富水性评价图。从赋水分布区域上看，后六采区可能存在两个奥灰过水通道：在采区浅部西边界存在一个过水通道，使得奥灰水通过F_付、F_2-1。和F岩断层与侏罗系红砂水相联系；在采区深部东边界存在一个过水通道，使得后六采区通过F₃断层组与后四采区的奥灰水相联系。另外，受F₃断层组的影响，在采区深部靠近F₃断层组的区域存在五、六灰与奥灰相联系的垂直裂隙，表现出奥灰较强的赋水性。五、六灰、奥灰赋水或相对赋水的区域是开采6196面时有可能发生突水的区域。从赋水形态上看，后六采区富水区呈现从采区东北部至西南部条带状分布，富水带宽度约400～800m。在6196面，后六运输上山保护煤柱线以西1000m范围内均为富水区域。

    大面积的富水区说明工作面底板奥灰突水的可能性较大，必须采取必要的防治水措施。根据物探结果决定采取“疏水降压带压开采”，反程序开采釜底抽薪(水)式的采区防治水方案。

2.2  采用直流电法仪探测查明工作面水|文地质条件

    本区煤层埋藏较深，瞬变电磁布点密度小，因此对深部一些相对孤立的岩溶裂隙发育带控制精度可能会较差，为进一步查清6196工作面煤层底板徐、奥灰岩溶水分布规律及富水性，寻找富水区进行疏水降压，提高钻孔见水的成功率，在6196工作面上、下两巷及疏水巷内进行了直流电法勘探。采用对称四极法，共布设测点129个，相邻测点间距为30m，其中：上巷内布设测点62个，实际控制巷道长度1860m；运输巷布置测点45个，实际控制巷道长度1350m；疏水巷布置测点22个，实际控制巷道长度660m。根据探测结果，综合瞬变电磁的探测资料，在工作面内圈定5个富水区，表明本面富水面积大、富水性强，对工作面的开采将会构成严重威胁，必须采取有效的防治水措施。

2.3  施工探水钻孔验证物探结果

    为验证物探结果查明19煤底板的奥灰水的富水性，在富水区内共施工24个钻孔，其中2个水文观测孔、22个探查孔兼放水孔，钻探2837m，仅有一孔未见水，水量在1～200m³／h，见水孔率95.8％，<lOnlP／h的孔6个占25％。

    通过钻探验证：

    (1)施工24孔有23孔出水，出水孔率为95．8％，且单孔出水量最大为200m³／h，说明该面19煤底板下各含水层含水面积大，且含水性较强。

    (2)五灰有5孔出水，但出水量为0．5～9m³／h，出水量较小，说明五灰富水相对较弱。

    (3)六灰有1个钻孔出水，但出水量较小，说明六灰富水相对较弱。

(4)奥灰有23个钻孔出水，并且水量大，最大水量为200 m³／h，水量持续时间长，水压为4.6MPa，说明该面奥灰富水以岩溶裂隙含水为主，奥灰富水面积大，富水性强，同时证明物探的可靠性较高。

3   疏水降压带压开采

3.1  施工专用疏水巷道

    疏水降压方案确定后需要施工群孔放水，由于工作面运输巷不具有自然疏水能力，因此需要在运输巷下部施工具有自然疏水能力的疏水巷道，6196面疏水巷1480m，运输巷所有低洼地点均有泄水贯眼与疏水巷相联络，共施工贯眼7个。疏水巷的主要作用：(1)确保工作面突水后涌水能自然流出工作面；(2)施工钻孔进行孔放水，是实施疏水降压的主要场所。

3.2  施工疏水钻孔进行疏水降压

    6196工作面为后六采区的首采工作面，水文地质条件十分复杂，根据6196疏水巷施工的第一个钻孔6196-1-1#水文孔，竣工后测得水压为4.6MPa(水位-2.70m)，采区上部的奥33孔水位-230m，高于安全水压4.2MPa。

    为确保工作面安全生产，从2007年4～12月，在6196运输巷及疏水巷施工放水孔，对底板奥灰水进行群孔放水，共施工完成24个钻孔，单孔最大放水量200 m³／h，6196面最大放水量698 m³／h。截止2008年2月18日，累计总放水量368万m3，工作面水压已降至4．OMPa以下。

3.3  钻孔疏水量及水位监测控制

    疏水降压、带压开采是潘西矿长期以来形成的奥灰水防治的成功之路，但疏水降压是有限度的，若疏水量过大不仅增加矿井排水费用，增加吨煤成本，同时可能导致奥灰水的降落漏斗过大，波及新的补给水源，增加今后奥灰水的防治难度；若疏水量过小，水压难以下降，工作面的突水威胁将不能解除。因此通过对钻孔疏水量与水位变化情况进行分析，结合矿井奥灰赋水区分布情况，系统论证局部疏水降压的的安全性。

    在采区及工作面内和周边施工水文观测孔，密切关注钻孔放水量与水位的变化，并绘制钻孔放水量与观测孔水位相关曲线图，观测孔主要有4个，在切眼西南450m处(矿井边界)施工地面05-1水文观测孔，井下在采区上部距6196面上巷(中部)1200m处的-302回风石门施工奥33水文观测孔，在6196上巷绕道施工07-l水文观测孔，在6196疏水巷施工4-1水文观测孔。通过钻孔放水量和观测孔水位的长期观测，只要增加疏水量，观测孔水位能够明显下降，当下降至安全水位以下，即6196西面水压下降至4.2MPa以下，便保持放水量基本不变，若水位有明显回升，便通过疏通现有钻孔或新施工钻孔增大放水量。

图1 6196面钻孔放水量与观测孔水位相关曲线图

5  结束语

在电磁法、直流电法探测成果的指导下，采用钻孔进行疏水降压，通过观测孔水位控制放水量，在经济合理的情况下达到工作面带压开采的目的，同时采取反程序开采釜底抽薪(水)式的采区防治水方案，使整个采区得到解放，解除了水害威胁，使其余5个工作面不需要疏水降压，便能实现安全开采。

  作者简介：景继东(1965一)，男，山东莱芜人，现为新汶矿业集团公司潘西煤矿总工程师。