陕西彬长孟村矿业有限公司
401102工作面水文地质情况评价报告
编制：
审核：
陕西彬长孟村矿业有限公司
地测防治水部
2021年6月
《401102工作面水文地质情况评价报告》
单位及人员签字
总工程师：年月日
机电副总工程师：年月日
防冲副总工程师：年月日
地测副总工程师：年月日
生产部：年月日
通风部：年月日
机电部：年月日
地测部：年月日
防冲部：年月日
调度室：年月日
安全部：年月日
《401102工作面水文地质情况评价报告》会审记录单
会审时间： 年月日 会审地点： 会审参加人员： 总工程师 副总工程师 副总工程师 副总工程师 安全部 调度室 生产部 机电部 通风部 地测部 防冲部 编制人 存在问题： 修改情况：
目录
一、401102工作面概况 1
二、工作面水文地质条件分析 2
（一）盘区覆岩发育特征分析 2
（二）工作面顶板覆岩发育特征分析 3
（三）工作面充水因素分析 4
三、工作面水害防治措施 6
（一）防治水总体方案 6
（二）工作面顶板 7
（三）工作面 9
（四）排水系统 12
（五）401102工作面水害防治措施 14
四、结论 15
401102工作面水文地质情况评价报告
一、401102工作面概况
401102工作面为401盘区的第二个回采工作面，地理坐标X:3891947.650～3892188.358；Y:36491111.127～36493489.123，走向长度为2370m，可采走向长度1789m，倾向长度180m，可采面积322020m2，证实储量591.9万吨，煤层底板标高为+265m～+305m，采煤工艺为综采放顶煤，全部垮落法管理顶板。
工作面东侧为401盘区开拓大巷，西侧为403盘区开拓大巷，南侧为401101工作面，北侧为未开拓的工作面；中央水仓位于工作面东南位置715m，401盘区水仓位于工作面巷道开口东侧10m左右。
工作面地表以沟谷切割的塬、峁、沟壑为主，距离巷道顶板垂距664～746m；上覆压煤村庄主要为山庄村；附近共有M2-1、M3-2和104三个钻孔，均为探煤钻孔，其中M2-1钻孔位于回顺南侧63m，煤层厚度为23.14m，M3-2钻孔位于回顺南侧110m，煤层厚度为23.93m，104钻孔位于运顺北侧70m，煤层厚度为20.29m。
根据《孟村矿井勘探地质报告》、《孟村矿井首采区三维地震勘探报告》资料分析，工作面煤层倾角大部比较平缓，为-1°～6°左右，施工期间将穿越谢家咀（B2）背斜、401101工作面回顺巷道揭露DF41断层及401101工作面巷道揭露的DF29断层（落差大于15m）边缘。其中各构造产状统计如表1所示：
表1工作面构造发育情况特征表
构造名称 产状 对工作面施工可能产生的影响 倾向（o） 倾角（o） 落差(m) DF29正断层 150 60～70 2～4 断层范围内顶板破碎，易导通上覆含水层，发生大的涌水 DF41断层 130 40 0～4 断层范围内顶板破碎，含裂隙水，可能发生涌水 谢家咀背斜 轴线走向NEE,影响工作面长度100m，两侧煤层倾角为3～8° 工作面局部地段煤层起伏，影响回采进度 另外根据工作面实际揭露资料显示，本工作面暂未发现岩浆岩、冲刷带、陷落柱等，目前暂不受其影响。
二、工作面水文地质条件分析
（一）盘区覆岩发育特征分析
孟村矿井401盘区为矿井的首采区，前期曾对该盘区进行了三维地震勘探及首采区补充地质勘探工作。通过前期地质勘探成果对盘区4煤上覆洛河组含水层水文地质条件进行分析，成果如下图所示。
图1401盘区洛河组含水层厚度等值线图
401盘区4煤顶板到组距离等值线图
孔号 K1l厚 Kly厚 J2a厚 J2z厚 4煤厚 K1l距4煤 Kly距4煤 J2z距4煤 345.90 32.10 62.60 30.90 20.29 161.41 129.31 35.81 平均 29.01 75.03 30.29 22.62 171.44 142.42 37.10 根据上表数据可知：401102工作面上覆洛河组厚度为345.90～346.37m，平均346.12m；宜君组厚度为21.43～33.51m，平均29.01m；安定组厚度为62.60～86.02m，平均75.03m。总体上来讲，工作面所处区域各地层厚度发育较为稳定，未发现明显的“天窗”存在。
401102工作面顶板洛河组厚度等值线及4煤顶板到洛河组距离等值线分别如图3、图4所示。
图3401102工作面白垩系洛河组厚度等值线图
图4401102工作面4煤到组距离等值线图
通过前期充水因素分析可知，401102工作面回采过程中面临的主要水害威胁为洛河组含水层及断层水害，同时存在一定程度的潜在突水溃砂隐患。
结合上述问题及工作面水文地质特征，分别针对不同的水害类型制定相应的防治水对策：
1、洛河组含水层水害：做好工作面临时排水系统，兼顾做好备用排水系统的准备工作，该含水层以自然疏排为主；
2、断层、压裂水害：针对断层、压裂水制定相关方案，并做好异常情况观测；
3、加强应急预案：清楚认识各类型水害威胁程度，做好工作面应急预案。
基于上述针对性的防治对策及工作面水文地质特征，401102工作面回采过程中防治水技术路线为：开展井下物探工作，进行顶板富水异常区探查工程；加强工作面排水系统，优化排水方式与路径；建立工作面防治水应急预案，危急情况及时停产撤人。
（二）工作面顶板
根据中煤科工集团西安研究院有限公司编制的《孟村矿401102工作面顶板水文物探成果报告》显示，
1）顶板低阻异常在回风顺槽垂直断面的分布特征
A、B、C、D和E低阻异常体在回风顺槽均有不同程度分布（图5）。
A号异常横向分布在切眼向外120～270m范围之间，高度范围10～160m，异常分布范围较大。异常核心沿高度方向由顶板上10～45m范围和120～160m范围两局部异常组成。其中顶板上10～45m范围异常由不封闭椭圆状组成，异常强度相对较强且沿探测高度的增加而逐渐减弱。120～160m范围异常由不封闭椭圆状组成，异常向探测深度外不封闭、有开口，异常强度相对较强且沿探测高度的增高而增强。两局部异常之间异常呈联通趋势。
B号异常横向分布在切眼向外480～570m范围之间，高度范围10～650m，异常分布范围小。异常由不封闭椭圆状组成，异常强度较强且沿探测高度的增高而逐渐减弱。
C号异常横向分布在切眼向外760～840m范围之间，高度范围10～100m，异常分布范围较小。异常由不封闭椭圆状组成，异常强度较强且沿探测高度的增高而逐渐减弱。
D号异常横向分布在切眼向外990～1340m范围之间，高度范围10～80m，异常分布范围较大。异常主体呈横条状分布，异常强度相对较强。
E号异常横向分布在切眼向外1740～1880m范围之间，高度范围60～160m，异常分布范围较小。异常强度相对中等偏弱。
异常规模中，A、D号异常区异常分布范围较大，B、C和E号异常区异常分布范围小。
综合5处低阻异常的位置、高度（层段）、规模、延伸和强弱等特征分析认为：A号异常区段为回风顺槽探测的重点低阻异常或异常重点部位。
2）工作面低阻异常在运输顺槽垂直断面的分布特征
A、B、C、D和E低阻异常体在回风顺槽均有不同程度分布（图5）。
A号异常横向分布在切眼向外90～400m范围之间，高度范围20～160m，异常分布范围较大。异常沿横向方向由90～170m范围和265～410m范围两局部异常组成。90～170m范围异常核心沿高度方向由顶板上20～65m范围和90～160m范围两局部异常组成。其中顶板上20～65m范围异常由封闭椭圆状组成，异常强度中等。120～160m范围异常由不封闭椭圆状组成，异常向探测深度外不封闭、有开口，异常强度相对较强且沿探测高度的增高而增强。两局部异常之间异常呈联通趋势。265～410m范围异常呈倒“U字型”分布，异常向探测高度外不封闭，异常主体呈“不封闭椭圆状”分布，异常强度强且随探测高度增高而逐渐增加。
B号异常横向分布在切眼向外490～600m范围之间，高度范围15～70m，异常分布范围小。异常主体由封闭椭圆状组成，异常强度相对较强。
C号异常横向分布在切眼向外640～790m范围之间，高度范围20～160m，异常分布范围中等。异常主体由不封闭椭圆状组成，异常向探测深度外不封闭发育但有闭合趋势，异常强度相对较强且沿探测高度的增高而增强。
D号异常横向分布在切眼向外830～1200m范围之间，高度范围10～60m，异常分布范围中等。异常主体呈横条状分布，异常强度相对较强。
E号异常横向分布在切眼向外1880～2100m范围之间，高度范围80～160m。异常沿横向方向由1880～1950m范围和2040～2100m范围两局部异常组成，异常分布范围较小。异常强度相对中等偏弱。1880～1950m范围异常呈纵向发育，异常向探测深度外不封闭发育但有闭合趋势，异常强度相对较强。2040～2100m范围异常呈横向发育，异常向探测深度外不封闭发育但有闭合趋势，异常强度相对较强。
异常规模中，A号异常区异常分布范围较大，B、C、D和E号异常区异常分布范围小。
综合五处低阻异常的位置、高度（层段）、规模、延伸和强弱等特征分析认为：A号异常265～410m区段及C号异常区段为运顺顺槽探测的重点低阻异常或异常重点部位。
（三）工作面地质构造异常区
401102工作面槽波地震勘探共解释断层1条，该断层在透射槽波CACT成像图上（图6）有一定的反映，位于停采线以东、靠近401盘区大巷一侧，槽波探测边界附近，该断层走向NE，倾向SE，落差小于7m，在工作面内延展长度约350m，往东北方向断距有变大的趋势。
图6401102工作面透射槽波CACT成像图
参考《孟村矿井首采区水文地质补充勘探报告》，借鉴邻近矿井孟村矿401101工作面涌水量变化情况，结合孟村矿井401102工作面水文地质条件分析，预计孟村矿井401102工作面回采期间正常涌水量为600m3/h,最大涌水量为780m3/h。
针对上述情况，坚持“有疑必探、先治后采”及“物探先行，钻探验证”的原则，在401102工作面回采前对圈定的顶板富水异常区进行钻探验证，减轻回采期间上覆含水层水害影响程度。根据《401102工作面顶板疏放水钻孔设计》内容，本次疏放水钻孔共设计9个（T1～T9），预计进尺1160m，主要针对洛河组以下含水层进行超前预疏放。其中，T1～T6钻孔布置于运输顺槽，T7～T9钻孔布置于回风顺槽。截止6月11日,9个疏放水钻孔全部施工完成，其中钻孔涌水量均相对较小，仅T7孔最大涌水量为2m3/h，具体施工参数及水量变化情况见表2。表2401102工作面疏放水钻孔施工参数一览表
序号 编号 位置 孔径 方位角（°） 倾角（°） 终孔深度
（m） 涌水情况 施工单位 施工时间 其他 1 T1 运顺距切眼300m Φ75mm 178 85 160 出水量0.5m3/h 探放水队 6.1 2 T2 运顺距切眼360m Φ75mm 182 85 160 出水量0.5m3/h 探放水队 5.26～5.30 3 T3 运顺距切眼660m Φ75mm 178 85 160 出水量0.1m3/h 探放水队 5.23～5.26 4 T4 运顺距切眼720m Φ75mm 182 85 160 出水量0.3m3/h 探放水队 5.18～5.24 5 T5 运顺距切眼1000m Φ75mm 120 35 140 无明显出水 探放水队 5.16～5.17 6 T6 运顺距切眼1400m Φ75mm 202 56 96 出水量0.2m3/h 探放水队 5.10～5.12 7 T7 回顺距切眼180m Φ75mm 358 85 160 出水量2.0m3/h 探放水队 6.5～6.6 8 T8 回顺距切眼540m Φ75mm 355 85 60 出水量0.2m3/h 探放水队 6.10 9 T9 回顺距切眼1200m Φ75mm 45 80 64 出水量0.2m3/h 探放水队 6.10～6.11
综合相关资料分析，孔内涌水量较小的原因大概有以下几点：
1.上覆含水层裂隙发育规律复杂，含水层岩性完好，裂隙发育不完善，钻孔难以释放含水层内水量，致使导水裂隙带中的水无法被疏出。
2.洛河组以下含水层在无构造裂隙的情况下，渗透率、单位涌水量较小，富水性较弱。
3.本次顶板疏放水钻孔施工仅涉及洛河组以下含水层，同时参照矿井首采面实际水文情况，洛河组以下含水层含水性弱、单位涌水量小，无发育完善的水流通道。
通过本次工作面顶板疏放水孔的实施，结合401101回采工作面顶板疏放水孔的施工情况，在后续顶板疏放水施工过程中，将对煤层顶板上覆洛河组含水层进行尝试性预疏放，进一步查明洛河组含水层出水规律，为工作面回采期间防治水工作的开展提供技术支撑。
（四）排水系统
根据工作面实际起伏情况，将工作面划分为A、B二段。如图7所示：
图7401102综放工作面排水线路图
A段：切眼～1146m段
此段工作面涌水主要流向运顺侧，在运顺侧施工尺寸0.8m×0.8m的水沟1146m,并在运顺北侧40m处施工一长度1847m的泄水巷（401103回风巷），分别于泄水巷947m及1470m处与运顺施工泄水联巷，同时在泄水巷（401103回风巷）535m处设置1处集中排水点（容积约70m3，配备6台500m3/h水泵，敷设3趟Ф325mm排水管路沿401103回撤通道至401103运顺，通过401103工作面机头硐室沿401盘区一回风经1#联巷排至401盘区水仓），将工作面涌水通过泄水联巷引流至集中排水点，从而排出。另外结合水泵管理配置情况，需配备3台馈电开关（KBZ2-400/1140(660)）,6台启动开关（QJZ-200/1140(660)）,6台双联按钮（BZA1-5/36-236V），1台照明综保（4.0kVA），370m移动橡套软电缆（MYP-395+150mm2），4380m移动橡套软电缆（MYP-350+125mm2），150m移动橡套软电缆（MYPTJ-395+150mm2）和4380m照明电缆（MYQ42.5mm2）。
B段：1146m～停采线段（约643m）
该段范围回顺低于运顺，涌水基本流向回顺侧。同时为确保运顺侧最低点安全生产，计划在运顺最低点处施工一尺寸为10m×2m×1.5m的排水点，配备2台流量300m3/h水泵，敷设1趟Φ219mm排水管路沿401102运输巷排至401盘区水仓，并在回顺侧施工尺寸为0.8m×0.6m的水沟，将工作面涌水流至401102回顺3#联巷，在401102回顺（3#联巷以东）煤壁侧施工一规格为20m（长）×2m（宽）×1.6m（深）的水仓，同时将3#联巷内的沉淀池（30m×2m×1.5m）作为排水点，该水仓与3#联巷内的排水点交替使用，并沿401102通风联络巷经401101回顺敷设3趟Φ325mm排水管路至401盘区一回风，配备6台500m3/h水泵，2台分别连接1趟Φ325mm排水管路，从而集中排出。另外结合水泵管理配置情况，需配备2台馈电开关（KBZ2-400/1140(660)）,6台启动开关（QJZ-120/1140(660)）,6台双联按钮（BZA1-5/36-236V），1台照明综保（4.0kVA），120m移动橡套软电缆（MYP-395+150mm2），1200m移动橡套软电缆（MYP-335+116mm2）和1200m照明电缆（MYQ42.5mm2）。
（五）401102工作面水害防治措施
针对工作面开展的各项防治水工作是减少涌水对工作面安全回采的基础，但是由于彬长矿区水害类型众多，突水时间和突水量预报难度大，突水机理不明确，相应的防治水经验还不完善。因此，为了更好的满足工作面防治水工作需要，特提出以下几点安全技术措施：
加强防治水管理理念，坚持以排为主、防排结合的原则。
强化责任落实。以地测防治水部为总牵头部门，负责工作面防治水技术工作，对工作面涌水量、水源及时作出判断；机电部负责工作面排水管路、水泵的正常运行；生产部负责工作面所有水仓、水沟的清淤工作；调度室负责工作面防排水协调指挥工作；其他部门负责职责范围内的防治水工作。
加强排水设备管理，工作面所有水泵均按照双电源管理，安排专职人员负责工作面水仓的排水工作。
加强工作面运、回顺高差逆反区域的排水工作，定期对工作面排水系统进行联合检查，加强隐患整改力度。
在运顺采取多垒袋子墙、铺设临时排水管路，以达到过滤老空水，减少煤泥量，同时将老空水通过管路引至机头外，降低涌水对机头区域的影响。
加强回顺侧水沟的保护工作。通过减少回顺侧放顶煤量、在水沟上方垫压木垛等方式对水沟加以保护，确保老空水自流线路顺畅。
工作面在采煤时应保持沿机头至机尾方向为一个坡度，避免在回采过程中人为造成工作面出现低洼点。
随着工作面开采，工作面老顶初次垮落及周期性垮落，工作面实测涌水量等水文地质资料将越来越丰富，若工作面涌水实际情况与预测结果差异较大，应及时修改相关内容，采取相应措施调整工作面排水系统。
四、结论
通过对孟村矿井401102工作面地质及水文地质条件的分析，结合工作面的具体情况，分析工作面的充水因素，针对当前开展的防治水工程进行了效果评价。根据上述内容分析，矿井401102工作面防治水技术路线正确，防治水方法手段合理，排水系统设计可以满足正常及最大排水需求。同时，工作面排水系统布设均按照相关设计开展，防治措施整体到位，为401102工作面的安全回采提供了有力的保障。因此，在上述条件下，该工作面可以实现安全开采。
32
32
32
|
|
