山西宁武张家沟煤业2号煤层采空积水分析

环境工程2019·0292Chenmical Intermediate当代化工研究技术应用与研究山西宁武张家沟煤业2号煤层采空积水分析＊吴成禄 田新星（山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局 山西 030045）摘要：采空积水是影响煤矿安全生产的重要因素，了解煤矿采空区积水情况，有助于煤矿安全生产。

水害是煤矿的主要灾害之一，严重威胁矿井的安全生产，采空区积水又是煤矿生产建设中最危险的水害之一。

因此煤矿采空区积水情况对煤矿安全生产尤为重要。

本文结合张家沟煤业多年开采实际情况，对该矿2号煤层采空区积水进行分析，从而为煤矿防治水工作提供主要依据。

关键词：采空区；采空积水中图分类号：T 文献标识码：AAnalysis of Water Accumulation in Coal Seam No. 2, Zhangjiagou Coal Mine,NingWu ShanxiWu Chenglu, Tian Xinxing(Geological Bureau of Coal Resources, Shanxi Coal Industry Office, Shanxi, 030045)Abstract ：Mine drainage water accumulation is an important factor affecting coal mine safety production. Water damage is one of the maindisasters of coal mine, which seriously threatens the safety of mine production. Water accumulation in goaf is one of the most dangerous water hazards in coal mine production and construction. Therefore, the situation of water accumulation in the goaf of coal mine is particularly important to the safety of coal mine production. In this paper, combined with the actual situation of mining for many years in zhangjiagou coal industry, the water accumulation in the goaf of no. 2 coal seam in this mine is analyzed, thus providing the main basis for the prevention and control of water in coal mine.Key words ：goaf ；goaf water1.前言山西宁武张家沟煤业已经生产多年，2号煤层已经基本采空，仅剩中部、西南部少量资源，待开采完毕后开采下伏3号煤层。

目前井田内2号煤层形成大面积采空区，采空区存在不同程度的积水，影响临近2号煤层的开采，另外3号煤层距离2号煤层较近，2号煤层采空积水对开采3号煤层威胁较大，因此全面了解2号煤层采空积水情况对今后防治水工作来说极为重要。

2.采空区分布情况张家沟煤业兼并重组前主要在井田西北部及北部开采2号煤层，西北部存在6处采空区，为2003年以前开采，北部存在19处采空区，为2000-2007年开采形成。

井田构造为一走向NE、倾向SE的单斜构造，受构造影响，2号煤层标高西北部高，东南部低。

因此上述采空区主要位于煤层上山部位。

兼并重组后张家沟煤业在井田西部由上向下的顺序开采，2013-2016年间先后开采了2101、2103工作面，形成2处采空区；井田东部由下向上顺序开采，2015-2016年先后开采形成2102、2104工作面2处采空区（见图1）。

3.采空积水探测工作目前，钻探和物探相结合的方式是煤矿在探测采空区积水中应用最多也是最为先进的方法。

张家沟煤业2011年和2012年委托辽宁和地质勘察院两次在井田的西部和东部进行了地面综合物探勘查，圈定采空区1处，圈定疑似采空积水区7个（即12W1、12W2、11E1、11E2、 12E4、12E1、12E5等区域），圈定构造裂隙富水区1个 （即11W1区域），圈定砂岩水富集区5个（即12W3、12W4、12W5、12E2、12E3等区域）。

在生产过程中，在井下进行钻探专项疏放采空积水。

2011年8月前将东侧1408m标高以上2号煤层积水进行了明确的疏放处理，并留放水孔一直到今进行疏放；2011年9月3日至2011年12月25日将东侧1352m标高以上2号煤层积水进行排放；2012年2月前将西侧1408m标高以上2号煤层积水进行了明确的疏放处理，2012年3月6日开始至2012年5月12日对西侧1370m标高以上2号煤层积水进行了疏放并留放水孔一直到今进行疏放；2011年12月28日到2012年2月23日对1375m 标高以上3号煤层积水进行了疏放，并留放水孔一直到今进行疏放；2012年5月19日矿井开始施工2号煤层首采面2101回风顺槽，2012年7月12日与西侧原下山贯通，疏放100m 3左右水；2013年9月12日2103工作面回风顺槽切眼交叉点处安设探放水钻机，与2101工作面采空区最低点打通，疏放300m 3左右水，并留放水孔疏放；2015年12月12日采区东侧放水巷（2106回风巷）打探放水钻孔，对东侧1352标高以上2号煤层积水进行疏放，疏放13420m 3左右水，并留放水孔7组；2016年4月利用已掘成的东部测区底场区的放水巷，针对东部测区12E1、12E5、11E2（东南部）三处底场区进行探放水工程，包括井下物探、钻探、化探、疏放和验证，11E2区进行疏放时，共施工10组探放水孔，共放出采空积水17118m 3，钻孔顺煤层施工，钻孔控制巷道左帮右帮各20m，除施工9、10号钻场的钻孔无水，其他钻场均有水，1-8号钻场钻孔初期涌水量17.15m 3/h-21.6m 3/h，钻孔水压初期涌水量0.19Mpa-0.38Mpa，之后水量慢慢减小，涌水量变为环境工程2019·0293Chenmical Intermediate当代化工研究技术应用与研究0.5～1.0m 3/h；平行于2106回风巷探水巷30米有采空区，通过钻探得知该采空长为640米，宽为100米，分析研究推测为原矿井整合前开采形成。

矿方已保留这10组探放水孔一直到今进行疏放。

通过探放水工作11E2区采空积水很少，12E5、 12E1区没有采空区积水；2016年6月在2106开切眼处施工7组探放水孔，探测周边矿井采空积水情况，未见积水情况。

4.采空区积水分析（1）对于矿井西部采空区，主要采取疏通巷道排水沟、在相关巷道口构筑带有U形排水管的密闭墙、打放水孔等措施，将水疏放到最下部的2103工作面采空区，随着2103工作面的回采推进，用水泵将水排到胶带下山水沟。

2103工作面回采结束后，由于工作面运输顺槽最里端比巷口高程低，在工作面采空区内形成积水。

该积水对其东南侧的2105回风顺槽掘进，造成一定影响。

2105回风顺槽与2103工作面运输顺槽之间有20m隔离煤柱，矿方在掘进2105回风顺槽期间，曾向2103工作面采空区逐次打放水孔的方式进行放水。

通过对放水孔疏水情况进行长时间的观测、观察（水量、水压等），证明2#煤采空区已无大的积水区，随着2105回风顺槽掘前探放水工作的开展，2103工作面采空区内的积水将疏放完毕，放水孔内将只疏放采空区顶板砂岩裂隙补充的动水（该水量在4-7m 3/h）。

（2）对于矿井采区下山东部采空区，由于采用了由下向上开采的顺序，采空区积水对已经回采的2102、2104工作面没有影响。

矿井原1408m水平巷道以上部分，是矿井整合以前的主要采掘区域，采空区内涌水均通过巷道水沟、密闭U形排水管等自然泻出，分析认为原1408m水平巷道以上部分采空区内没有积水。

1408m水平巷道以下部分，分为东西两块，对西边一块，矿方曾用明抽的方法，将采空区（巷道）内的积水抽干，由测量人员准确测定了最下部巷道的位置和高程。

在掘进2105回风顺槽时采用逐次打放水孔的方式，对该采空区内的积水进行了疏放，直到将最低点的积水放出。

当巷道掘进到该采空区（巷道）最低点附近时，与之贯通，把该区域的水情彻底搞清楚，然后用带U形管的密闭将其封闭。

（3）对于东边物探解释采空区，矿方通过调查、地面物探等手段，了解到该区域有采空区积水。

2016年水害补充调查时，在2106回风顺槽实施钻探，证实了该区域采空区的存在，并通过放水钻孔将采空积水疏放出来。

从收集到了该区域的实际测量资料来看，放水钻孔已经打到采空区巷道的最低点。

进一步证明该区域的积水（静储量）已经放完，现在放水孔内疏放的涌水为采空区内以顶板砂岩裂隙水和该采空区西北侧1408m水平以上采空区的动水。

（4）对于2011年和2012年地面综合物探勘查解释7处采空积水区及8处富水区，12W1区域位于矿井西北部边界以外，11W1、11E1、11E2属于矿井整合前明确的采空区，12W2、 12W3、12W4、12E1、12E2、12E3、12E4、12E5等8个富水区域，根据矿方2101、2102、2103、2104工作面采掘前探放水及采掘工程实践证明，在2号煤层均不存在。

此外，处于该矿2105工作面范围的12W2、12W4、12W5三个低场区或低阻区还未完全进行验证，但经分析收集到的潞宁煤业有限公司的采掘工程平面图和西马坊煤矿的采掘工程平面图，潞宁煤业有限公司和西马坊煤矿均未在该区域采掘，此外矿方通过在2105回风顺槽探放水和掘进活动也部分验证，12W2区域为采空积水的可能性极小。

12W4、12W5两个富水区为砂岩水富集区。

只要该矿严格执行已经制定了探查12W2区域的探放水方案，在2105工作面采掘时严格执行探放水工作，运用好物探、化探、钻探的手段，完全能够保证该区域的安全生产。

（5）地面综合物探所解释的“低场”和“低阻”的划分是相对的；2011年测区曾出现大片低场区，2012年物探探测时，相应的低场区明显减小，推测与整合前该矿曾经历过长期水淹有关。

因为长时间的水淹造成岩石中的孔、裂隙处于充水状态，矿井排水后仍有部分水以薄膜水的形式附着在岩石的孔、裂隙表面，使岩石介质在很长时间内仍处于潮图1环境工程2019·0294Chenmical Intermediate当代化工研究技术应用与研究湿、浸润状态，导致大片低场区，不存在采空积水。