贾伟

（霍州煤电集团 金能煤业有限公司，山西 忻州034000）

1 概 况

山西焦煤霍州煤电集团金能煤业一采区回风上山井下位于+1210 m水平，巷道长度1 306 m，沿2号煤层顶板掘进，巷道净断面宽×高=5 200 mm×4 000 mm，顶板为泥岩和沙质泥岩，四周无其它任何采掘工程。2号煤层平均厚度为9.8 m，煤层节理裂隙中等发育。顶底板岩层特征见表1。煤层顶板含水层主要为二叠系山西组砂岩裂隙含水层和上石炭统太原组砂岩、灰岩裂隙含水层，顶板含水层富水性较弱，对巷道掘进无影响；煤层底板含水层为奥灰含水层，奥灰底板距2号煤层顶板90～290 m，奥陶系灰岩含水较为丰富，岩溶裂隙发育，含水层渗透性及导水强，地下水补给、运移、贮存条件良好，在有构造破坏、采动裂隙及导水陷落柱沟通的情况下，可能对巷道掘进带来威胁。

表1 煤层顶底板岩层特征Table 1 Strata characteristics of roof and floor of coal seam

根据矿井地质资料，一采区回风大巷掘进工作面前方0～100 m会揭露一断层，为掌握断层发育 情况，进行瞬变电磁探测及突水危险性分析。

2 瞬变电磁超前探测

2.1 瞬变电磁探测分析

一采区回风上山巷道拨门后，为掌握断层发育位置及富水性，进行瞬变电磁超前探测。结合瞬变电磁法的探测原理及技术特点，选用YCS200A本安型瞬变电磁仪器，发射和接收正方形的重叠线圈边长均为1.5 m，发射和接收线圈的匝数分别为4匝和40匝，装置供电电流为50 A，供电脉宽为10 ms。进行探测作业时，对于每个测点至少布置30次的叠加。

本次瞬变电磁方案采用多匝小回线的发射装置和接收装置，探测测点从巷道左帮布置，发射和接收天线法线与巷道左侧面垂直，分别与巷道成30°、45°和60°夹角进行探测作业，掘进迎头断面上布置3个测点，巷道右侧面探测方式基本与左侧面对称。通过探测可形成4条超前探测的剖面，具体巷道超前探测施工布置如图1所示。

图1 瞬变电磁超前探测工作示意Fig.1 Transient electromagnetic advanced detection work

根据探测结果，在俯角下倾30°方向上超前探测成果如图2所示。

图2 瞬变电磁法超前探测成果Fig.2 Advanced detection results of TEM

从图中能够看出在掘进头30°方向上，探测底板在迎头前方50 m附近位置处存在着带状低阻异常区域，但异常区域的整体低阻特性并不明显，表明断层的富水性不强。另外根据瞬变探测结果及探测钻孔验证结果可知，断层的落差为12 m。

2.2 断层区域奥灰水突水危险性分析

根据《煤矿防治水细则》中推荐的突水危险性的评价方法，结合巷道的具体特征，采用突水系数法进行突水危险性的分析，具体计算公式如下：

式中：t为安全隔水层厚度，m；L为巷道底板宽度，取巷道设计宽度的1.1倍，即5.72 m；γ为底板隔水层的平均重度，取0.022 MN/m3；Kp为底板隔水层的平均抗拉强度，依据《金能煤业地质报告》资料，2号煤层底板岩层Kp值取0.21 MPa；P为底板隔水层承受的水头压力，取0.8 MPa。

将以上参数代入式（1）中，可得安全隔水层厚度为30.613 m，取断层落差1.5倍为安全考虑范围，计算得出断层区域所需的隔水层厚度为50.56 m。根据矿井地质资料，2号煤层与奥灰含水层间的最小间距为90 m，故断层区域无突水危险性。

3 结 语

根据金能煤业一采区回风上山巷道地质条件，采用瞬变电磁进行超前探测，并采取突水系数法进行突水危险性评价，结果表明异常区域的整体低阻特性并不明显，断层的富水性不强，2号煤层与奥灰含水层间的最小间距为90 m，断层区域无突水危险性。在一采区回风上山巷道掘进期间，通过现场观测，施工至48 m的位置处揭露断层，断层落差为12 m，且巷道掘进期间仅出现顶板轻微滴水现象，安全掘进通过断层区域。