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[摘 要]采用电法超前探测、顶板赋水性电法探测以及钻探、放水的过程管理对崔家寨煤矿E13109工作面受小煤矿积水威胁进行了勘探，在工作面内及上覆探查发现了小煤矿破坏区，该区域的水文地质情况在本井田内具有一定的代表性。并在E13109工作面掘进过程中和采前采取了探放水防治措施，达到了较好的防治水效果。
[关键词]电法探测 超前钻探 小煤窑积水
中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）04-0593-01
1 前言
E13109工作面位于东三采区东北部，东北部为麦子坡保护煤柱，东部为孟煤小煤窑采空区，南部为E13107工作面（设计），西北为东三一煤南翼集中进、回风巷，上覆为小煤窑采空区。該工作面于2011年10月份开始掘进，2013年3月份形成系统；走向长度907.9m，倾斜长116～150m。
E13109工作面煤系基底为寒武纪灰岩含水层，该含水层富水性较弱，单位涌水量为0.000～0.096L/s.m，E13109区域1煤距基底灰岩间距为3.7～13.1m。一煤顶板为下花园组下段砂岩裂隙承压含水层，该含水层富水性极弱，单位涌水量为0.000～0.004L/s.m。
加强对小窑开采情况的调查，尽可能掌握其采掘情况，特别是对已关闭矿井通过各种渠道收集资料，圈定其开采范围。根据上覆东三五煤工程实际揭露资料及对小煤窑调查资料分析，E13109工作面上覆5煤存在大量小煤窑采空区，面内也存在小煤窑采空区，采空区内存在积水，积水量及积水范围不详。
2 物探措施及效果
根据E13109工作面水文情况，在皮带巷、轨道巷掘进前，依照煤矿防治水规定要求，在工作面水文地质情况存在疑问时，采取“有疑必探，先探后掘”的措施。
2.1 超前物探及效果
在工作面两条顺槽掘进前，先使用便携式地质探测仪对巷道前方进行探测，再施工超前钻探；利用地质探测仪对前方探测8次，利用直流电法超前物探6次。由于该区域大部范围的1煤层及其顶板质地疏松易碎，裂隙发育，而地质探测仪的工作原理为利用波的传播原理，使用地质探测仪物探结果不准确；不过直流电法超前物探不受此影响，物探结果与钻探结果起到了相互验证作用，为施工超前钻探提供了技术指导。
2.2 顶板物探及效果
为了探明E13109工作面顶板上覆60m范围内富水情况，我矿于2013年4月份委托中煤科工集团西安研究院，对E13109工作面顶板60m范围内进行音频电透视工作。根据物探结果可以看出，工作面上覆异常带主要集中在B区，但低阻幅值整体较低，赋水一般，A区及C区低阻异常区较小，且幅值较低，赋水一般。轨道巷6个低阻异常区段中，1、2和4号异常是重点异常，异常区低阻幅值整体相对较强，3、5和6号异常低阻幅值相对一般；皮带巷6个低阻异常区段中，3、4和6号异常是重点异常，低阻幅值整体相对较强，1、2和5号异常低阻幅值相对一般；切眼1号异常范围中等，从浅部一直延伸到深部，低阻幅值相对较低，推断为顶板岩层有一定的赋水性。
3 钻探措施及效果
3.1 超前钻探措施及效果
实践中不得不承认，这种超前钻探还存在一定的不足，钻空数量少，密度小，覆盖范围小，仅仅几米或几厘米的差距，就可能探不到附近的隐患，造成钻探失误。然而，要达到全方位、高覆盖探测要求，耗物、耗时的钻孔施工将会大大拖延现场的施工进度，其存在的不足只有靠物探和加密钻孔来弥补。
巷道施工前，必须施工超前钻探，探明前方小煤窑破坏情况。钻探以巷道中心为中点，沿煤层顶底板区域成扇形布置，根据煤层赋存情况和掌握的小煤窑大体位置，设计5～10个孔，对巷道两边各20m 范围的煤层进行探测，孔深一般为60～110m。巷道开掘后，为使打钻不影响掘进的正常进行，每40m在巷帮打一个钻窝（规格：3.5m×3m×2m），设钻机对掘进工作面前方未探明区域接续进行探测，探孔深度不小于60m（以确保超前工作面掘进位置的探距不小于30m）。
钻探实践证明，通过施工超前钻探，基本掌握清楚了工作面前方和巷道两边 20m 范围的小窑采空区分布情况，初步探明了前方空棚内的积水和有害气体情况，做到了心中有数，避免了盲目冒险掘进。
自2011年10月至2013年3月，工作面累计施工超前钻探钻孔142个，合计钻探进尺4906.7m，通过超前钻探，共探查出小煤窑巷道5条，探明小煤窑巷道内存在积水，由钻孔共放出小煤窑老空水约16000m3，为掘进提供了一定的技术依据，保障了该面的顺利掘进。
3.2 探放采面上方小煤窑老空水措施及效果
为了落实“先治后采”的防治水原则，且在工程进度上不影响该工作面的回采，前期在工作面未掘交前，就开始了探放上覆采空区积水工程，首先根据掌握的小煤窑资料和煤层赋存情况，在巷道低洼处，向上覆5好煤层施工探放水钻孔，然后根据工作面顶板音频电透视结果对异常区进行探放水工程。钻孔探到空区出水后马上进行测压，根据压力圈定小煤窑积水范围及积水量。
经统计E13109工作面向上覆小煤窑采空区共施工探放水钻孔13个，累计进尺1243.5m，其中共有6个钻孔探透小煤窑空区，合计放出小煤窑水约92407m3。
由于物探结果的多解性，异常区不能明确具体标高，及小煤窑采空区为巷道式采煤，致使对物探异常区施工的探放水钻孔很难探透空区。经仔细分析了E13109工作面上覆5煤层的底板等高校图纸，工作面上覆5煤层整体走势为西南高东北低，最低点位于皮带巷切眼上覆区域；而在最低点施工的Z6及Z7钻孔均已探透小煤窑采空区，且由Z6及Z7孔放水后，原掘进期间在皮带巷J8’前34m钻窝处施工的探小煤窑采空区积水Z3孔，涌水量锐减（经6月底捅孔确认涌水量锐减不是钻孔堵塞原因），分析工作面上覆小煤窑采空区积水大部分是相连通的。根据6月份观测Z7孔水压为0.435Mpa，及Z13孔探透5煤小煤窑破坏区后，钻孔无水而有瓦斯；综合在皮带巷施工探放采面小煤窑斜巷钻孔Z5’孔，探透斜巷后钻孔涌水量仅为3m3/h，且钻孔漏风较大；推测工作面上覆小煤窑内老空水绝大部分已放出。物探显示的大部分异常区，是小煤窑破坏区经水侵泡后潮湿或局部断层及煤层破碎造成的结果，因而结束探放上覆小煤窑老空水钻探工程。
3.3 探放采面内小煤窑老空水措施及效果
根据对小煤窑调查资料，及轨道巷实际揭露小煤窑情况分析，工作面内存在小煤窑巷道，巷道内存在积水，在皮带巷J6点前50m处向小煤窑巷道施工了5个探放水钻孔，除Z1孔见1煤顶板停外，另外4个钻孔均探透小煤窑巷道，涌水量较小，且为无压力水流；合计钻探进尺147.7m，共放出小煤窑老空水约2403m3。
根据施工的探放水钻孔，推测采面内小煤窑巷道内存在一定积水，无补给来源，回采时会进入工作面，对回采基本无影响；而1煤通往5煤小煤窑斜巷内已无积水，但有约0.2 m3/h的动水，此动水由钻孔直接排出，不会积聚起来，因此结束探放采面小煤窑老空水钻探工程。
4 排放水措施及效果
根据工作面掘进位置，在掘进巷道随煤层出现起伏变化，布置临时水仓，配备水泵进行抽排水。
为防止探出的水大量涌出，超过排水能力造成淹井事故的发生，对探放水钻孔进行采用阀门控制放水量的方法，逐渐疏放，取得了较好的效果。
为防止探出的水无法放出，对探放水钻孔阀门进行了改装，在放水孔阀门上安装了水表监控放水量，根据水表显示放水量和根据水压推测的积水量，进行相互验证基本一致。
5 结论
经过一年多的探放水工作，我矿在小窑破坏区成功布置了一个综采工作面E13109工作面，回收煤炭42.6万吨，直接经济效益4260万元；排放小窑积水110810m3，彻底消除了E13109工作面小窑积水区的威胁。
E13109工作面受小煤矿积水影响严重，既受同层小煤矿破坏区影响，还受上覆小煤矿破坏区影响，该工作面的防治水工作对我矿在小煤矿破坏区的资源回收有重大意义，对我矿在小煤矿破坏区的防治水工作有较好的指导作用。
[关键词]电法探测 超前钻探 小煤窑积水
中图分类号：TD745 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）04-0593-01
1 前言
E13109工作面位于东三采区东北部，东北部为麦子坡保护煤柱，东部为孟煤小煤窑采空区，南部为E13107工作面（设计），西北为东三一煤南翼集中进、回风巷，上覆为小煤窑采空区。該工作面于2011年10月份开始掘进，2013年3月份形成系统；走向长度907.9m，倾斜长116～150m。
E13109工作面煤系基底为寒武纪灰岩含水层，该含水层富水性较弱，单位涌水量为0.000～0.096L/s.m，E13109区域1煤距基底灰岩间距为3.7～13.1m。一煤顶板为下花园组下段砂岩裂隙承压含水层，该含水层富水性极弱，单位涌水量为0.000～0.004L/s.m。
加强对小窑开采情况的调查，尽可能掌握其采掘情况，特别是对已关闭矿井通过各种渠道收集资料，圈定其开采范围。根据上覆东三五煤工程实际揭露资料及对小煤窑调查资料分析，E13109工作面上覆5煤存在大量小煤窑采空区，面内也存在小煤窑采空区，采空区内存在积水，积水量及积水范围不详。
2 物探措施及效果
根据E13109工作面水文情况，在皮带巷、轨道巷掘进前，依照煤矿防治水规定要求，在工作面水文地质情况存在疑问时，采取“有疑必探，先探后掘”的措施。
2.1 超前物探及效果
在工作面两条顺槽掘进前，先使用便携式地质探测仪对巷道前方进行探测，再施工超前钻探；利用地质探测仪对前方探测8次，利用直流电法超前物探6次。由于该区域大部范围的1煤层及其顶板质地疏松易碎，裂隙发育，而地质探测仪的工作原理为利用波的传播原理，使用地质探测仪物探结果不准确；不过直流电法超前物探不受此影响，物探结果与钻探结果起到了相互验证作用，为施工超前钻探提供了技术指导。
2.2 顶板物探及效果
为了探明E13109工作面顶板上覆60m范围内富水情况，我矿于2013年4月份委托中煤科工集团西安研究院，对E13109工作面顶板60m范围内进行音频电透视工作。根据物探结果可以看出，工作面上覆异常带主要集中在B区，但低阻幅值整体较低，赋水一般，A区及C区低阻异常区较小，且幅值较低，赋水一般。轨道巷6个低阻异常区段中，1、2和4号异常是重点异常，异常区低阻幅值整体相对较强，3、5和6号异常低阻幅值相对一般；皮带巷6个低阻异常区段中，3、4和6号异常是重点异常，低阻幅值整体相对较强，1、2和5号异常低阻幅值相对一般；切眼1号异常范围中等，从浅部一直延伸到深部，低阻幅值相对较低，推断为顶板岩层有一定的赋水性。
3 钻探措施及效果
3.1 超前钻探措施及效果
实践中不得不承认，这种超前钻探还存在一定的不足，钻空数量少，密度小，覆盖范围小，仅仅几米或几厘米的差距，就可能探不到附近的隐患，造成钻探失误。然而，要达到全方位、高覆盖探测要求，耗物、耗时的钻孔施工将会大大拖延现场的施工进度，其存在的不足只有靠物探和加密钻孔来弥补。
巷道施工前，必须施工超前钻探，探明前方小煤窑破坏情况。钻探以巷道中心为中点，沿煤层顶底板区域成扇形布置，根据煤层赋存情况和掌握的小煤窑大体位置，设计5～10个孔，对巷道两边各20m 范围的煤层进行探测，孔深一般为60～110m。巷道开掘后，为使打钻不影响掘进的正常进行，每40m在巷帮打一个钻窝（规格：3.5m×3m×2m），设钻机对掘进工作面前方未探明区域接续进行探测，探孔深度不小于60m（以确保超前工作面掘进位置的探距不小于30m）。
钻探实践证明，通过施工超前钻探，基本掌握清楚了工作面前方和巷道两边 20m 范围的小窑采空区分布情况，初步探明了前方空棚内的积水和有害气体情况，做到了心中有数，避免了盲目冒险掘进。
自2011年10月至2013年3月，工作面累计施工超前钻探钻孔142个，合计钻探进尺4906.7m，通过超前钻探，共探查出小煤窑巷道5条，探明小煤窑巷道内存在积水，由钻孔共放出小煤窑老空水约16000m3，为掘进提供了一定的技术依据，保障了该面的顺利掘进。
3.2 探放采面上方小煤窑老空水措施及效果
为了落实“先治后采”的防治水原则，且在工程进度上不影响该工作面的回采，前期在工作面未掘交前，就开始了探放上覆采空区积水工程，首先根据掌握的小煤窑资料和煤层赋存情况，在巷道低洼处，向上覆5好煤层施工探放水钻孔，然后根据工作面顶板音频电透视结果对异常区进行探放水工程。钻孔探到空区出水后马上进行测压，根据压力圈定小煤窑积水范围及积水量。
经统计E13109工作面向上覆小煤窑采空区共施工探放水钻孔13个，累计进尺1243.5m，其中共有6个钻孔探透小煤窑空区，合计放出小煤窑水约92407m3。
由于物探结果的多解性，异常区不能明确具体标高，及小煤窑采空区为巷道式采煤，致使对物探异常区施工的探放水钻孔很难探透空区。经仔细分析了E13109工作面上覆5煤层的底板等高校图纸，工作面上覆5煤层整体走势为西南高东北低，最低点位于皮带巷切眼上覆区域；而在最低点施工的Z6及Z7钻孔均已探透小煤窑采空区，且由Z6及Z7孔放水后，原掘进期间在皮带巷J8’前34m钻窝处施工的探小煤窑采空区积水Z3孔，涌水量锐减（经6月底捅孔确认涌水量锐减不是钻孔堵塞原因），分析工作面上覆小煤窑采空区积水大部分是相连通的。根据6月份观测Z7孔水压为0.435Mpa，及Z13孔探透5煤小煤窑破坏区后，钻孔无水而有瓦斯；综合在皮带巷施工探放采面小煤窑斜巷钻孔Z5’孔，探透斜巷后钻孔涌水量仅为3m3/h，且钻孔漏风较大；推测工作面上覆小煤窑内老空水绝大部分已放出。物探显示的大部分异常区，是小煤窑破坏区经水侵泡后潮湿或局部断层及煤层破碎造成的结果，因而结束探放上覆小煤窑老空水钻探工程。
3.3 探放采面内小煤窑老空水措施及效果
根据对小煤窑调查资料，及轨道巷实际揭露小煤窑情况分析，工作面内存在小煤窑巷道，巷道内存在积水，在皮带巷J6点前50m处向小煤窑巷道施工了5个探放水钻孔，除Z1孔见1煤顶板停外，另外4个钻孔均探透小煤窑巷道，涌水量较小，且为无压力水流；合计钻探进尺147.7m，共放出小煤窑老空水约2403m3。
根据施工的探放水钻孔，推测采面内小煤窑巷道内存在一定积水，无补给来源，回采时会进入工作面，对回采基本无影响；而1煤通往5煤小煤窑斜巷内已无积水，但有约0.2 m3/h的动水，此动水由钻孔直接排出，不会积聚起来，因此结束探放采面小煤窑老空水钻探工程。
4 排放水措施及效果
根据工作面掘进位置，在掘进巷道随煤层出现起伏变化，布置临时水仓，配备水泵进行抽排水。
为防止探出的水大量涌出，超过排水能力造成淹井事故的发生，对探放水钻孔进行采用阀门控制放水量的方法，逐渐疏放，取得了较好的效果。
为防止探出的水无法放出，对探放水钻孔阀门进行了改装，在放水孔阀门上安装了水表监控放水量，根据水表显示放水量和根据水压推测的积水量，进行相互验证基本一致。
5 结论
经过一年多的探放水工作，我矿在小窑破坏区成功布置了一个综采工作面E13109工作面，回收煤炭42.6万吨，直接经济效益4260万元；排放小窑积水110810m3，彻底消除了E13109工作面小窑积水区的威胁。
E13109工作面受小煤矿积水影响严重，既受同层小煤矿破坏区影响，还受上覆小煤矿破坏区影响，该工作面的防治水工作对我矿在小煤矿破坏区的资源回收有重大意义，对我矿在小煤矿破坏区的防治水工作有较好的指导作用。