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摘 要：导水裂隙带发育高度（简称导高）的研究是矿井开采中合理确定开采边界的基础，是矿井水体下采煤安全生产的关键，尤其是随着煤层采厚的增加，经验计算公式的误差会更大，因此，井下导水裂隙带高度的现场探测还是一种最为可靠的方法，对矿井安全开采和煤柱留设具有重要意义。
关键词：安全生产;导水裂隙带;实测;发育高度
一、引言
峻德煤矿当前工作面开采过程中受上覆含水层影响较大，影响工作面的安全高效开采，矿井二水平南三采区30层工作面处在亚风化裂隙含水带内，主要充水因素为煤系裂隙含水层，以构造裂隙方式沟通含水层，表现为构造裂隙处淋水，水体下安全开采的形势较为严峻。
二、工作面概况
二水平南三區30层工作面于2014年5月开始回采层煤赋存稳定，以亮煤为主，少量暗煤，结构简单，层理发育，煤层总厚度3.03～5.11m，有益厚度2.40～3.86m，工作面平均采高3.5m，区内上覆第四纪砂岩层，砂岩层底板标高175～188m，厚度46～55m。残余水头高度22～32m，同时区内上覆第三系地层，底板标高+2～+84m，厚度61～168m，富水性中等。
三、导水裂隙带观测过程
（一）导高预计
导高预计是进行观测设计的依据，只有较准确的预计冒落带高度和导水裂隙带高度，才能合理的设计和施工观测钻孔，并保证观测成功。导水裂隙带和冒落带的发育高度主要取决于煤层采厚、地层结构、岩石力学性质和开采方法等。峻德煤矿二水平南三采区30层的顶板以粉砂岩、 粗砂岩等为主，属于中等坚硬岩层。根据工作面地质资料，导高观测断面处（停采线位置）开采煤层厚度M=3.75m。依据经验公式计算结果、数值模拟分析结果以及以往的经验取值，取中等坚硬岩层顶板的导高采厚比范围为10～16，冒落带高度与采厚比为5，来进行导高观测钻孔的设计。
覆岩导高预计如下：
导高上限：H导上=16·M=16×3.75=60（m）
导高下限：H导下=10·M=10×3.75=37.5 （m）
冒 高：H冒=3·M=3×3.75=11.25（m）
（二）确定观测剖面位置
根据二水平南三区30层的地质资料、巷道条件和观测时间要求，工作面导水裂隙带高度观测钻孔的观测位置宜设在工作面的上下顺槽附近，与工作面采空区之间留设有合理宽度的隔离煤柱。在上下顺槽附近布置观测钻场向工作面采空区方向施工导高观测钻孔。根据工程地质条件分析以及现场施工选点，确定在距工作面风道垂距20m、水平距离50m处的一条巷道内设置观测钻场，在钻场内布置钻机进行施工。根据现场工程地质条件分析，观测断面位置处工作面平均长度150m，煤层倾角约为40°，平均采高3.75m，以上述参数作为导高观测钻孔参数的设计依据。施工观测钻孔时，由观测位置向工作面采空区方向施工导高观测钻孔3个，观测钻场选择及钻孔布置平面图如图1所示。
（三）钻孔布置方案
工作面覆岩导水裂隙带高度的观测需要在钻场处施工3个观测钻孔，导高观测钻孔布置剖面图如图2所示。
（四）观测结果汇总分析
本次现场实测3个顶板导高观测钻孔，3个钻孔均比较准确地测试出了峻德煤矿二水平南三采区30层工作面导水裂隙带发育高度的上限值，观测成果相互印证，可以得到较为可靠的导水裂隙带发育高度结果。
钻场观测断面观测结果汇总：
1#孔：H（1）=39.1m 2#孔：H（2）=38.9m 3#孔：H（4）=42.4m
对比三个钻孔的观测结果较为接近，也说明了三个钻孔观测结果的准确性。在工程现场参数取值中，为了保证较高的安全系数，往往取最大值作为最终结果。因此，根据现场实测数据，最终确定峻德煤矿二水平南三采区30层工作面导水裂隙带发育高度现场实测结果为42.4m。
根据对观测位置附近工作面煤层的采厚进行调研分析，取采厚为3.75m，因此可以得到峻德煤矿二水平南三采区30层工作面开采后的裂采比参数T为：T=42.4/3.75=11.31
峻德煤矿二水平南三采区30层导高的现场观测结果为42.4m，根据地层结构分析，导水裂隙带应该发育至4.85m厚的粉砂岩层为止，此层岩层距离工作面垂高46.13m。在不同的采高条件下，取此层岩层的上下各层岩层进行层向拉伸率的计算，根据层向拉伸率拐点可以验证导高发育值的准确性。
（五）工作面导高综合分析
综合上述分析可以确定：峻德煤矿二水平南三采区30层煤覆岩导水裂隙带的发育高度为：
H=46.13m，采厚M=3.75m，裂采比T=H/M=12.3，导水裂隙带发育至距工作面顶板46.13m的粗砂岩层，此层岩层厚度4.85m，岩层层向拉伸率为0.0016，属于岩层层向拉伸率的变化拐点处。
综合上述分析，以裂采比12.3倍作指导以后工作面的导高预测分析是较为合适的。
四、结论
（1）井下仰斜钻孔双端堵水器导高观测技术，钻孔工程量小，观测精度高，手段先进，是水体下采煤时导高观测的有效方法。
（2）峻德煤矿二水平南三采区30层工作面平均采高3.75m，采场覆岩为中硬强度偏硬地层，导水裂隙带高度观测钻孔共施工3个，综合观测成果与地层钻孔柱状图分析得出：回采工作面采场覆岩导水裂隙带高度为：H=46.13m。导高与采厚比为：H/M=46.13/3.75=12.3倍。
（3）导水裂隙带高度探测确定了复杂条件下厚煤层开采后覆岩的运动规律及导高发育范围，为分析覆岩破坏是否会完全导通上覆含水层、研究地表补给水源与覆岩导水裂隙带发育程度的相关性以及地表水防治和地表塌陷治理提供理论依据，得到导水裂隙带发育高度与煤层采厚之间的比值关系，为后续工作面的导高判断提供基础理论数据。
作者简介：
吕继龙（1969-），1994年毕业于阜新矿院水文地质与工程地质专业，现工作于黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司地质测量部，主要从事矿井水文地质技术及管理工作。
关键词：安全生产;导水裂隙带;实测;发育高度
一、引言
峻德煤矿当前工作面开采过程中受上覆含水层影响较大，影响工作面的安全高效开采，矿井二水平南三采区30层工作面处在亚风化裂隙含水带内，主要充水因素为煤系裂隙含水层，以构造裂隙方式沟通含水层，表现为构造裂隙处淋水，水体下安全开采的形势较为严峻。
二、工作面概况
二水平南三區30层工作面于2014年5月开始回采层煤赋存稳定，以亮煤为主，少量暗煤，结构简单，层理发育，煤层总厚度3.03～5.11m，有益厚度2.40～3.86m，工作面平均采高3.5m，区内上覆第四纪砂岩层，砂岩层底板标高175～188m，厚度46～55m。残余水头高度22～32m，同时区内上覆第三系地层，底板标高+2～+84m，厚度61～168m，富水性中等。
三、导水裂隙带观测过程
（一）导高预计
导高预计是进行观测设计的依据，只有较准确的预计冒落带高度和导水裂隙带高度，才能合理的设计和施工观测钻孔，并保证观测成功。导水裂隙带和冒落带的发育高度主要取决于煤层采厚、地层结构、岩石力学性质和开采方法等。峻德煤矿二水平南三采区30层的顶板以粉砂岩、 粗砂岩等为主，属于中等坚硬岩层。根据工作面地质资料，导高观测断面处（停采线位置）开采煤层厚度M=3.75m。依据经验公式计算结果、数值模拟分析结果以及以往的经验取值，取中等坚硬岩层顶板的导高采厚比范围为10～16，冒落带高度与采厚比为5，来进行导高观测钻孔的设计。
覆岩导高预计如下：
导高上限：H导上=16·M=16×3.75=60（m）
导高下限：H导下=10·M=10×3.75=37.5 （m）
冒 高：H冒=3·M=3×3.75=11.25（m）
（二）确定观测剖面位置
根据二水平南三区30层的地质资料、巷道条件和观测时间要求，工作面导水裂隙带高度观测钻孔的观测位置宜设在工作面的上下顺槽附近，与工作面采空区之间留设有合理宽度的隔离煤柱。在上下顺槽附近布置观测钻场向工作面采空区方向施工导高观测钻孔。根据工程地质条件分析以及现场施工选点，确定在距工作面风道垂距20m、水平距离50m处的一条巷道内设置观测钻场，在钻场内布置钻机进行施工。根据现场工程地质条件分析，观测断面位置处工作面平均长度150m，煤层倾角约为40°，平均采高3.75m，以上述参数作为导高观测钻孔参数的设计依据。施工观测钻孔时，由观测位置向工作面采空区方向施工导高观测钻孔3个，观测钻场选择及钻孔布置平面图如图1所示。
（三）钻孔布置方案
工作面覆岩导水裂隙带高度的观测需要在钻场处施工3个观测钻孔，导高观测钻孔布置剖面图如图2所示。
（四）观测结果汇总分析
本次现场实测3个顶板导高观测钻孔，3个钻孔均比较准确地测试出了峻德煤矿二水平南三采区30层工作面导水裂隙带发育高度的上限值，观测成果相互印证，可以得到较为可靠的导水裂隙带发育高度结果。
钻场观测断面观测结果汇总：
1#孔：H（1）=39.1m 2#孔：H（2）=38.9m 3#孔：H（4）=42.4m
对比三个钻孔的观测结果较为接近，也说明了三个钻孔观测结果的准确性。在工程现场参数取值中，为了保证较高的安全系数，往往取最大值作为最终结果。因此，根据现场实测数据，最终确定峻德煤矿二水平南三采区30层工作面导水裂隙带发育高度现场实测结果为42.4m。
根据对观测位置附近工作面煤层的采厚进行调研分析，取采厚为3.75m，因此可以得到峻德煤矿二水平南三采区30层工作面开采后的裂采比参数T为：T=42.4/3.75=11.31
峻德煤矿二水平南三采区30层导高的现场观测结果为42.4m，根据地层结构分析，导水裂隙带应该发育至4.85m厚的粉砂岩层为止，此层岩层距离工作面垂高46.13m。在不同的采高条件下，取此层岩层的上下各层岩层进行层向拉伸率的计算，根据层向拉伸率拐点可以验证导高发育值的准确性。
（五）工作面导高综合分析
综合上述分析可以确定：峻德煤矿二水平南三采区30层煤覆岩导水裂隙带的发育高度为：
H=46.13m，采厚M=3.75m，裂采比T=H/M=12.3，导水裂隙带发育至距工作面顶板46.13m的粗砂岩层，此层岩层厚度4.85m，岩层层向拉伸率为0.0016，属于岩层层向拉伸率的变化拐点处。
综合上述分析，以裂采比12.3倍作指导以后工作面的导高预测分析是较为合适的。
四、结论
（1）井下仰斜钻孔双端堵水器导高观测技术，钻孔工程量小，观测精度高，手段先进，是水体下采煤时导高观测的有效方法。
（2）峻德煤矿二水平南三采区30层工作面平均采高3.75m，采场覆岩为中硬强度偏硬地层，导水裂隙带高度观测钻孔共施工3个，综合观测成果与地层钻孔柱状图分析得出：回采工作面采场覆岩导水裂隙带高度为：H=46.13m。导高与采厚比为：H/M=46.13/3.75=12.3倍。
（3）导水裂隙带高度探测确定了复杂条件下厚煤层开采后覆岩的运动规律及导高发育范围，为分析覆岩破坏是否会完全导通上覆含水层、研究地表补给水源与覆岩导水裂隙带发育程度的相关性以及地表水防治和地表塌陷治理提供理论依据，得到导水裂隙带发育高度与煤层采厚之间的比值关系，为后续工作面的导高判断提供基础理论数据。
作者简介：
吕继龙（1969-），1994年毕业于阜新矿院水文地质与工程地质专业，现工作于黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司地质测量部，主要从事矿井水文地质技术及管理工作。