金家渠煤矿110301首采工作面风氧化带的确定及处理措施 【摘 要】针对矿井复杂的水文条件，为了进一步探清巷道前方煤层变化及其水文地质情况，进行钻孔疏放水，主要探查煤层顶板不同标高的岩性及裂隙发育高度、水力联系、充水强度、影响范围等；明确了充水水源，在确定风氧化带的赋存范围后及其影响程度后，针对工作面加强了该地段抽排水力度，采取集中放水措施；在风氧化带揭露段提前加强支护，以短支短掘的方式穿过风氧化带赋存区，保证了设计不变，避免了巷道的运输管理环节增多情况，保证工作面的资源量不变，增加了资源回收率，同时为矿区周围水文条件相同的矿井提供了参考依据，有效指导了对矿井风氧化带的认识及处理等借鉴措施。 【关键词】矿井水文地质 风氧化带 确定及处理措施 1 工作面概况 金家渠煤矿110301工作面为11采区首采工作，该工作面南以回风斜井保护煤柱为界，设计走向长20052208m，西部以勘探的3煤风氧化带下限为界，工作面长223m（235268m），煤层平均倾角为1833.5，工作面资源储量为224万吨。 掘进3煤直接顶为粉砂岩，厚度0.5-4.3米，平均厚度3.2米；老顶中砂岩19.99-35.01米，平均厚度24.68米，其老顶中砂岩为影响金家渠井田开采的主要含水层。 2 工作面探放水工程的实施 该工作面三条顺槽已开工掘进，回风顺槽掘进1290m时，煤层产状要素在没有任何变化的情况下，其左帮上隅角锚杆支护时出现孔内涌水，单孔涌水量为8m3/h。经对水文资料分析对比，该巷道位置位于勘探报告提供的风氧化带边界下限65米范围处，无断裂等构造赋存。为了确保安全生产，杜绝煤矿防治水事故的发生，对该巷道疑似积水范围进行了探放水设计和施工。 为了分析巷道涌水水源，在距巷道迎头17.5m处设计5号钻孔施工28.6m，终孔距三煤顶板垂深6.8米，该孔无涌水；距迎头10m处设计的6号孔进行施工，在煤层中钻进11m时出现带压力涌水，钻进层位在3煤煤层顶板与3煤交接处，涌水量为25 m3/h，为了进一步确定巷道涌水水源及导水因素，对该钻孔进行加长施工穿至煤层顶板中粒砂岩中，在14.3m时出现水压增大顶钻情况，进行了停钻放水，实测单孔涌水量为56 m3/h，在观测涌水期间出现漏砂封孔情况，一小时后出现二次涌水，涌水量增大且伴有大量泥沙出现，该巷道总涌水量达到80 m3/h。 3 工作面水源分析及涌水通道分析 从目前6号钻孔涌水量来看，短时间（24小时）内并无减小情况，钻孔内水量补给充足，且水中混有以3煤层顶板泥沙颜色为成分的特征明显，确定为3煤顶板含水层水；从该钻孔涌水后迎头10米的锚杆钻孔涌水量明显变小这一情况来看，证明6号孔与迎头涌水孔存在着一定水力联系，表现为煤岩层裂隙导水情况较为明确；从钻进速度变化及钻孔堵塞二次涌水情况分析，该裂隙宽度随涌水时间逐步变宽且存在漏顶情况，有可能为断层裂隙破碎带，不排除断层水和风氧化带水两种可能。 为了进一步探清巷道前方煤层变化及其水文地质情况，在距出水点30米处设计疏放水钻孔3个如表1，主要探查三煤顶板不同标高的岩性及裂隙发育高度、水力联系、充水强度、影响范围、将迎头断面的涌水引流至后巷钻孔流出，?_保迎头有良好的工作环境；取芯钻孔1个，主要目的是取巷道迎头前方156米处的煤芯，确定是否为风氧化带，判定其延展长度及影响范围，对取芯煤质进行分析，进一步制定巷道掘进支护措施，明确巷道掘进方位。 根据探查如图1，FYH9-1钻孔终孔距离180米，27米穿过煤层顶板，50-70米时钻孔不返水，该处煤层连续完整，证明煤层顶板裂隙发育，破碎面积较大，蓄水空间较大，整个钻孔涌水量为1m3/h. FYH9-2终孔距离60米，9米穿煤层顶板，30-60米时钻孔涌水量增大至11.3m3/h。 FYH9钻孔25.5米时穿煤层顶板，钻进72-103米时钻进速度快，117米时，观测到FYH9-1涌水量变大至6.5m3/h证明顶板岩石完整性差，且煤层顶板存在裂隙导水。该孔终孔距离为180米，终孔结束钻孔涌水量为7m3/h。 QX01为设计的取芯孔，是根据以上三个钻孔确定风氧化带设计的，根据设计要素74米穿至煤层顶板，煤层除局部地段泥化变软，大都属于正常区域，推断前面煤层有变下坡趋势。 综上分析：根据煤层稳定性判断，巷道的涌水不是由断裂引起，是由煤层顶板裂隙及煤层产生裂隙引起的；根据煤层及涌水特点确定，该涌水水源为风氧化带含水，风氧化带裂隙对煤层和顶板起到连通作用，是很好的导水通道；风氧化带水在煤层稳定情况下易由煤层差生裂隙导出；煤层一般表现为裂隙发育，变软，泥化的特点；风氧化带煤质与正常煤层煤质变化指标较大，有水分增大、灰分增大、发热量降低的明显变化特征如表2；风氧化带煤层变质区域与煤质正常区域赋存明显的裂隙，并且裂隙具有较强的蓄水和导水能力，很容易在掘进中发生突然涌水情况，该裂隙走向紧跟煤层的煤质变化而变化；其宽度约在0.1-0.5m，在煤层中往往会形成顶板溃砂集聚，造成探放水钻孔的多次封堵。 4 风氧化带的处理措施 在确定风氧化带的赋存范围后，加强了该地段抽排水力度，采取集中放水措施；明确风氧化带对施工影响不大，施工单位在风氧化带揭露段提前加强支护，以短支短掘的方式穿过风氧化带赋存区，保证了设计不变，避免了巷道的运输管理环节增多情况。 保证工作面的资源量不变，增加了资源回收率。 通过探放水工程，有效的疏放煤层风氧化带顶板水13000立方米，杜绝了水害对安全生产的威胁；通过钻探资料，有效的掌握了风氧化带的富水规律及其特点，为以后的防治水工作提供了可靠地地质资料，同时为周边矿井的基本建设工作提供了参考依据。 参考文献： 1陆学文.宁夏回族自治区宁东煤田金家渠井田煤炭勘探报告R.宁夏：宁夏煤炭勘察工程公司，2010：147-148. 2李世峰，金瞰昆，刘素娟.矿井地质与矿井水文地质M.徐州：中国矿业大学出版社出版，2009：140-180. 3唐晓东，王志林，刘焕宇.煤层风氧化带宽度的确定方法J.中国煤炭地质，2008，20（5）：17-19. 4袁鹏.淖毛湖煤田西山窑组煤层风氧化带深度的确定J.西部探矿工程，2010（6）：102-103.