吴海波

摘 要 神华宁煤集团枣泉煤矿分东、西两井开采，两井均沿背斜轴两翼布置采掘工作面。110202工作面位于11采区北翼，其东侧斜上方为T-1火烧区烧变岩含水体。探索与运用常规钻孔、定向钻孔、火区验证孔等手段，有效疏放工作面顶板水。

关键词 T-1火烧区；煤层；顶板水；防治

中图分类号：TD74 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0121-01

1 概况

神华宁煤集团枣泉井田位于宁夏灵武市宁东矿区，设计年产量800万吨，为宁东矿区特大型矿井。枣泉煤矿11采区所处位置区域地貌属于低山丘陵区，并多为沙丘覆盖，地表地势呈南高北低之势。110202工作面东侧为T-1火烧区烧变岩含水体，距地表138～313 m，三条顺槽巷道均沿主要开采煤层“二煤层”底板布置，采用综采放顶煤工艺回采。工作面走向长度2437 m，倾斜长度270 m，倾角25°，煤层平均厚度7.1 m。工作面回风巷沿T-1火烧区烧变岩含水体西部边界布置，中间留设约80 m防水煤柱，煤柱最薄处41 m（图1）。工作面回采期间，T-1火烧区烧变岩含水体对110202工作面顶板砂岩含水层水具有明显补给，对110202工作面的安全回采构成威胁。

图1 110202工作面充水性图

2 水文地质特征介绍

影响110202工作面的主要含水层有：侏罗系中统延安组烧变岩裂隙孔隙层间承压水体（第Ⅱ含水层）、侏罗系中统直罗组砂岩含水层（第Ⅲ含水层）与侏罗系中统延安组砂岩含水层（第Ⅳ含水层）。

1）中侏罗统延安组烧变岩裂隙孔隙层间承压水（Ⅱ含水层）。T-1火烧区烧变岩含水体南北长为2790 m，东西宽为620 m，烧变最深达+1261 m水平，火烧区水位高程为49.2 m。据补勘报告，含水体静态水量达273万m3。

2）中侏罗统直罗组砂岩含水层（Ⅲ含水层）。据工作面区域内煤田地质钻孔进行分析，直罗组粗砂岩西南部厚、东北部薄，俗称“七里镇”砂岩，为二层煤直接充水含水层。

3）中侏罗统延安组砂岩含水层（Ⅳ含水层）。据工作面区域内煤田地质钻孔资料，该组含水层平均厚度19.9 m。该含水层富水性较弱，但是处于二煤顶部的第一个含水层，在火区范围由于二煤的燃烧，使该组岩层烧变，产生了大量的含水孔隙、裂隙，使其含水性大大加强。

3 T-1火烧区下开采顶板水的防治

T-1火烧区下顶板水的防治为长久且有序的一个过程。首先采用物探钻探等方法初步确定火烧区边界、根据涌水大小确定区域与主排水系统、施工超前钻孔实施边探边掘、施工顶板探水钻孔、顶板施工定向钻孔全面疏放工作面顶板水、施工火区验证孔、加强对火区水位的对比观测等。

1）地面施工钻孔进一步确定火烧区边界。首先，根据精查报告圈定的边界，在T-1火烧区通过施工6个地表钻孔，探知该区域下方2煤是否烧变；通过抽水试验、测井等工程，查明了Ⅰ号火烧区烧变岩含水层与北部碎石井沟的水力联系及补给关系，计算了Ⅰ号火烧区烧变岩含水层的相关水文参数及蓄水量，为110202工作面安全生产和效益生产提供足够的地质及水文地质参数，进一步优化110202工作面探放水设计及工作面的安全布置及回采。

2）实施边探边掘。根据《煤矿防治水规定》，在工作面回风巷实施“边探边掘”，巷道上帮在煤层中施工超前钻孔，每30 m一组，方位为N30°E，共施工69个超前钻孔，确保前方巷道的施工安全。

3）井底及区域排水系统的改造。考虑到矿井疏放水压力的增大，在工作面回风巷巷口设排水点，配备4台MD155-67×4耐磨多极离心泵，通过一趟Φ325 mm的排水管路向地面独立排水，同时对井底排水系统进行了改造，由原来的三台MD280-65×8型耐磨多极泵换为三台MD500-57×9（P）型多级泵，满足了矿井排水的需求。

4）施工探放水钻孔、定向钻孔、火区验证孔。工作面风、机巷累计施工顶板探放水钻孔71个共7023 m，有效地疏放了工作面顶板水。在工作面风机巷各设一探水硐室，施工定向钻孔，累计共施工4个主孔4个分支孔共2577 m，有效地疏放了工作面切眼以南600 m范围工作面顶板水，确保工作面的安全回采。通过观测钻孔涌水量、观测钻孔孔口压力表，通过涌水量与压力表数值的变化得知工作面顶板水逐渐减少。

在工作面回风巷离火烧区边界最近位置与附近无煤田地质钻孔布置共布置5个验证孔，沿着23～25°的煤层倾角，向火烧区烧变岩含水体打设验证孔，装设套管、流量计、压力表。得出真实火烧区边界比火烧区底部标高为+1261 m，T-1火烧区烧变岩含水体高度达48.5 m。其中离 T-1火烧区较近的1#、5#孔均打通火烧区，实际的边界分别在原边界东侧65 m、23.3 m，一定程度上增加了工作面防隔水煤柱，保证了工作面回采安全。

4 结论

1）受火烧区补给、地表矿井主排水沟补给。火烧区烧变岩含水体S1水文观测孔自年初的+1309.5 m降为年底+1279 m，烧变岩含水体水位累计下降30.2 m疏放水总量达330万m3。

通过对110202工作面涌水量的分析以及地面观测孔S1水位变化情况，加之对工作面顶板水文地质条件的分析，认为烧变岩含水体对直罗组砂岩层补给较为明显。皮带巷其他区域打设的常规疏放水孔相对水量较小，但地面主排水沟正下方的皮带巷1830 m附近涌水量较大。因此，推断主排水沟水体可能对工作面顶板砂岩含水层有补给。

2）离火烧区较近时，钻孔出水量大且持久。工作面回风巷16～21#常规疏放水孔位于巷道2200～2400 m间，4～7#常规疏放水孔位于巷道755～910 m间，均离T-1火烧区较近，单孔流量大，且疏水时间持续较长，印证疏放水孔离T-1火烧区含水体较近时，疏放水孔出水量大且持久。而其他探放水钻孔在疏水期2～3个月后，水量均下降较为明显。

参考文献

[1]宁夏回族自治区灵武矿区枣泉井田勘探（精查）地质报告[R].甘肃煤田地质局，1989.

[2]神华宁煤集团枣泉煤矿110202风巷探放水地面钻孔总结[Z].宁夏煤炭勘察工程公司，2011.endprint

摘 要 神华宁煤集团枣泉煤矿分东、西两井开采，两井均沿背斜轴两翼布置采掘工作面。110202工作面位于11采区北翼，其东侧斜上方为T-1火烧区烧变岩含水体。探索与运用常规钻孔、定向钻孔、火区验证孔等手段，有效疏放工作面顶板水。

关键词 T-1火烧区；煤层；顶板水；防治

中图分类号：TD74 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0121-01

1 概况

神华宁煤集团枣泉井田位于宁夏灵武市宁东矿区，设计年产量800万吨，为宁东矿区特大型矿井。枣泉煤矿11采区所处位置区域地貌属于低山丘陵区，并多为沙丘覆盖，地表地势呈南高北低之势。110202工作面东侧为T-1火烧区烧变岩含水体，距地表138～313 m，三条顺槽巷道均沿主要开采煤层“二煤层”底板布置，采用综采放顶煤工艺回采。工作面走向长度2437 m，倾斜长度270 m，倾角25°，煤层平均厚度7.1 m。工作面回风巷沿T-1火烧区烧变岩含水体西部边界布置，中间留设约80 m防水煤柱，煤柱最薄处41 m（图1）。工作面回采期间，T-1火烧区烧变岩含水体对110202工作面顶板砂岩含水层水具有明显补给，对110202工作面的安全回采构成威胁。

图1 110202工作面充水性图

2 水文地质特征介绍

影响110202工作面的主要含水层有：侏罗系中统延安组烧变岩裂隙孔隙层间承压水体（第Ⅱ含水层）、侏罗系中统直罗组砂岩含水层（第Ⅲ含水层）与侏罗系中统延安组砂岩含水层（第Ⅳ含水层）。

1）中侏罗统延安组烧变岩裂隙孔隙层间承压水（Ⅱ含水层）。T-1火烧区烧变岩含水体南北长为2790 m，东西宽为620 m，烧变最深达+1261 m水平，火烧区水位高程为49.2 m。据补勘报告，含水体静态水量达273万m3。

2）中侏罗统直罗组砂岩含水层（Ⅲ含水层）。据工作面区域内煤田地质钻孔进行分析，直罗组粗砂岩西南部厚、东北部薄，俗称“七里镇”砂岩，为二层煤直接充水含水层。

3）中侏罗统延安组砂岩含水层（Ⅳ含水层）。据工作面区域内煤田地质钻孔资料，该组含水层平均厚度19.9 m。该含水层富水性较弱，但是处于二煤顶部的第一个含水层，在火区范围由于二煤的燃烧，使该组岩层烧变，产生了大量的含水孔隙、裂隙，使其含水性大大加强。

3 T-1火烧区下开采顶板水的防治

T-1火烧区下顶板水的防治为长久且有序的一个过程。首先采用物探钻探等方法初步确定火烧区边界、根据涌水大小确定区域与主排水系统、施工超前钻孔实施边探边掘、施工顶板探水钻孔、顶板施工定向钻孔全面疏放工作面顶板水、施工火区验证孔、加强对火区水位的对比观测等。

1）地面施工钻孔进一步确定火烧区边界。首先，根据精查报告圈定的边界，在T-1火烧区通过施工6个地表钻孔，探知该区域下方2煤是否烧变；通过抽水试验、测井等工程，查明了Ⅰ号火烧区烧变岩含水层与北部碎石井沟的水力联系及补给关系，计算了Ⅰ号火烧区烧变岩含水层的相关水文参数及蓄水量，为110202工作面安全生产和效益生产提供足够的地质及水文地质参数，进一步优化110202工作面探放水设计及工作面的安全布置及回采。

2）实施边探边掘。根据《煤矿防治水规定》，在工作面回风巷实施“边探边掘”，巷道上帮在煤层中施工超前钻孔，每30 m一组，方位为N30°E，共施工69个超前钻孔，确保前方巷道的施工安全。

3）井底及区域排水系统的改造。考虑到矿井疏放水压力的增大，在工作面回风巷巷口设排水点，配备4台MD155-67×4耐磨多极离心泵，通过一趟Φ325 mm的排水管路向地面独立排水，同时对井底排水系统进行了改造，由原来的三台MD280-65×8型耐磨多极泵换为三台MD500-57×9（P）型多级泵，满足了矿井排水的需求。

4）施工探放水钻孔、定向钻孔、火区验证孔。工作面风、机巷累计施工顶板探放水钻孔71个共7023 m，有效地疏放了工作面顶板水。在工作面风机巷各设一探水硐室，施工定向钻孔，累计共施工4个主孔4个分支孔共2577 m，有效地疏放了工作面切眼以南600 m范围工作面顶板水，确保工作面的安全回采。通过观测钻孔涌水量、观测钻孔孔口压力表，通过涌水量与压力表数值的变化得知工作面顶板水逐渐减少。

在工作面回风巷离火烧区边界最近位置与附近无煤田地质钻孔布置共布置5个验证孔，沿着23～25°的煤层倾角，向火烧区烧变岩含水体打设验证孔，装设套管、流量计、压力表。得出真实火烧区边界比火烧区底部标高为+1261 m，T-1火烧区烧变岩含水体高度达48.5 m。其中离 T-1火烧区较近的1#、5#孔均打通火烧区，实际的边界分别在原边界东侧65 m、23.3 m，一定程度上增加了工作面防隔水煤柱，保证了工作面回采安全。

4 结论

1）受火烧区补给、地表矿井主排水沟补给。火烧区烧变岩含水体S1水文观测孔自年初的+1309.5 m降为年底+1279 m，烧变岩含水体水位累计下降30.2 m疏放水总量达330万m3。

通过对110202工作面涌水量的分析以及地面观测孔S1水位变化情况，加之对工作面顶板水文地质条件的分析，认为烧变岩含水体对直罗组砂岩层补给较为明显。皮带巷其他区域打设的常规疏放水孔相对水量较小，但地面主排水沟正下方的皮带巷1830 m附近涌水量较大。因此，推断主排水沟水体可能对工作面顶板砂岩含水层有补给。

2）离火烧区较近时，钻孔出水量大且持久。工作面回风巷16～21#常规疏放水孔位于巷道2200～2400 m间，4～7#常规疏放水孔位于巷道755～910 m间，均离T-1火烧区较近，单孔流量大，且疏水时间持续较长，印证疏放水孔离T-1火烧区含水体较近时，疏放水孔出水量大且持久。而其他探放水钻孔在疏水期2～3个月后，水量均下降较为明显。

参考文献

[1]宁夏回族自治区灵武矿区枣泉井田勘探（精查）地质报告[R].甘肃煤田地质局，1989.

[2]神华宁煤集团枣泉煤矿110202风巷探放水地面钻孔总结[Z].宁夏煤炭勘察工程公司，2011.endprint

摘 要 神华宁煤集团枣泉煤矿分东、西两井开采，两井均沿背斜轴两翼布置采掘工作面。110202工作面位于11采区北翼，其东侧斜上方为T-1火烧区烧变岩含水体。探索与运用常规钻孔、定向钻孔、火区验证孔等手段，有效疏放工作面顶板水。

关键词 T-1火烧区；煤层；顶板水；防治

中图分类号：TD74 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0121-01

1 概况

神华宁煤集团枣泉井田位于宁夏灵武市宁东矿区，设计年产量800万吨，为宁东矿区特大型矿井。枣泉煤矿11采区所处位置区域地貌属于低山丘陵区，并多为沙丘覆盖，地表地势呈南高北低之势。110202工作面东侧为T-1火烧区烧变岩含水体，距地表138～313 m，三条顺槽巷道均沿主要开采煤层“二煤层”底板布置，采用综采放顶煤工艺回采。工作面走向长度2437 m，倾斜长度270 m，倾角25°，煤层平均厚度7.1 m。工作面回风巷沿T-1火烧区烧变岩含水体西部边界布置，中间留设约80 m防水煤柱，煤柱最薄处41 m（图1）。工作面回采期间，T-1火烧区烧变岩含水体对110202工作面顶板砂岩含水层水具有明显补给，对110202工作面的安全回采构成威胁。

图1 110202工作面充水性图

2 水文地质特征介绍

影响110202工作面的主要含水层有：侏罗系中统延安组烧变岩裂隙孔隙层间承压水体（第Ⅱ含水层）、侏罗系中统直罗组砂岩含水层（第Ⅲ含水层）与侏罗系中统延安组砂岩含水层（第Ⅳ含水层）。

1）中侏罗统延安组烧变岩裂隙孔隙层间承压水（Ⅱ含水层）。T-1火烧区烧变岩含水体南北长为2790 m，东西宽为620 m，烧变最深达+1261 m水平，火烧区水位高程为49.2 m。据补勘报告，含水体静态水量达273万m3。

2）中侏罗统直罗组砂岩含水层（Ⅲ含水层）。据工作面区域内煤田地质钻孔进行分析，直罗组粗砂岩西南部厚、东北部薄，俗称“七里镇”砂岩，为二层煤直接充水含水层。

3）中侏罗统延安组砂岩含水层（Ⅳ含水层）。据工作面区域内煤田地质钻孔资料，该组含水层平均厚度19.9 m。该含水层富水性较弱，但是处于二煤顶部的第一个含水层，在火区范围由于二煤的燃烧，使该组岩层烧变，产生了大量的含水孔隙、裂隙，使其含水性大大加强。

3 T-1火烧区下开采顶板水的防治

T-1火烧区下顶板水的防治为长久且有序的一个过程。首先采用物探钻探等方法初步确定火烧区边界、根据涌水大小确定区域与主排水系统、施工超前钻孔实施边探边掘、施工顶板探水钻孔、顶板施工定向钻孔全面疏放工作面顶板水、施工火区验证孔、加强对火区水位的对比观测等。

1）地面施工钻孔进一步确定火烧区边界。首先，根据精查报告圈定的边界，在T-1火烧区通过施工6个地表钻孔，探知该区域下方2煤是否烧变；通过抽水试验、测井等工程，查明了Ⅰ号火烧区烧变岩含水层与北部碎石井沟的水力联系及补给关系，计算了Ⅰ号火烧区烧变岩含水层的相关水文参数及蓄水量，为110202工作面安全生产和效益生产提供足够的地质及水文地质参数，进一步优化110202工作面探放水设计及工作面的安全布置及回采。

2）实施边探边掘。根据《煤矿防治水规定》，在工作面回风巷实施“边探边掘”，巷道上帮在煤层中施工超前钻孔，每30 m一组，方位为N30°E，共施工69个超前钻孔，确保前方巷道的施工安全。

3）井底及区域排水系统的改造。考虑到矿井疏放水压力的增大，在工作面回风巷巷口设排水点，配备4台MD155-67×4耐磨多极离心泵，通过一趟Φ325 mm的排水管路向地面独立排水，同时对井底排水系统进行了改造，由原来的三台MD280-65×8型耐磨多极泵换为三台MD500-57×9（P）型多级泵，满足了矿井排水的需求。

4）施工探放水钻孔、定向钻孔、火区验证孔。工作面风、机巷累计施工顶板探放水钻孔71个共7023 m，有效地疏放了工作面顶板水。在工作面风机巷各设一探水硐室，施工定向钻孔，累计共施工4个主孔4个分支孔共2577 m，有效地疏放了工作面切眼以南600 m范围工作面顶板水，确保工作面的安全回采。通过观测钻孔涌水量、观测钻孔孔口压力表，通过涌水量与压力表数值的变化得知工作面顶板水逐渐减少。

在工作面回风巷离火烧区边界最近位置与附近无煤田地质钻孔布置共布置5个验证孔，沿着23～25°的煤层倾角，向火烧区烧变岩含水体打设验证孔，装设套管、流量计、压力表。得出真实火烧区边界比火烧区底部标高为+1261 m，T-1火烧区烧变岩含水体高度达48.5 m。其中离 T-1火烧区较近的1#、5#孔均打通火烧区，实际的边界分别在原边界东侧65 m、23.3 m，一定程度上增加了工作面防隔水煤柱，保证了工作面回采安全。

4 结论

1）受火烧区补给、地表矿井主排水沟补给。火烧区烧变岩含水体S1水文观测孔自年初的+1309.5 m降为年底+1279 m，烧变岩含水体水位累计下降30.2 m疏放水总量达330万m3。

通过对110202工作面涌水量的分析以及地面观测孔S1水位变化情况，加之对工作面顶板水文地质条件的分析，认为烧变岩含水体对直罗组砂岩层补给较为明显。皮带巷其他区域打设的常规疏放水孔相对水量较小，但地面主排水沟正下方的皮带巷1830 m附近涌水量较大。因此，推断主排水沟水体可能对工作面顶板砂岩含水层有补给。

2）离火烧区较近时，钻孔出水量大且持久。工作面回风巷16～21#常规疏放水孔位于巷道2200～2400 m间，4～7#常规疏放水孔位于巷道755～910 m间，均离T-1火烧区较近，单孔流量大，且疏水时间持续较长，印证疏放水孔离T-1火烧区含水体较近时，疏放水孔出水量大且持久。而其他探放水钻孔在疏水期2～3个月后，水量均下降较为明显。

参考文献

[1]宁夏回族自治区灵武矿区枣泉井田勘探（精查）地质报告[R].甘肃煤田地质局，1989.

[2]神华宁煤集团枣泉煤矿110202风巷探放水地面钻孔总结[Z].宁夏煤炭勘察工程公司，2011.endprint