童守红
中煤能源股份有限公司新集二矿，安徽淮南 232180
摘要：煤矿作业中，水害防治一直是重点和难点，在掘进巷道期间，有其要加强水害探查。中煤新集集团某矿在施工的2401采区回风上山中由于在顶板巨厚砂岩含水层中掘进，我们综合分析了巷道掘进范围内水文地质条件，编制了巨厚砂岩含水层掘进巷道超前探查设计，查明水害威胁，保证巷道掘进安全。
关键词：含水层；探查；设计
新集集团某矿2401采区回风上山设计全长411m，设计掘进层位为1煤组顶板砂岩，巷道底板距1上煤顶板法距15m～36m左右；巷道掘进期间直接充水水源为1煤组顶板砂岩水。因巷道在1煤顶板巨厚砂岩含水层中掘进，必须进行超前探查，以便于采取对应的措施，确保安全施工。
1 地质及水文地质条件
2401采区回风上山施工段地质构造简单，岩（煤）层总体为倾向NNE的单斜构造，倾向N14～26°E，倾角13～25°，由浅部至深部倾角呈逐渐增大趋势。根据巷道邻近地面勘探资料，巷道掘进范围上下含水层（体）自上向下依次为西淝河、花家湖水体、新生界松散含水层、推覆体片麻岩裂隙含水层、推覆体寒武系灰岩岩溶裂隙含水层、原地二叠系煤系砂岩裂隙含水层及1煤底板太原组灰岩岩溶裂隙含水层、奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层。其中原地二叠系煤系砂岩裂隙含水层中的1煤组顶板砂岩裂隙含水层水为巷道掘进期间直接充水水源。
2 掘进期间水害风险评估
2401采区回风上山掘进段位于1煤组顶板砂岩、砂质泥岩等层位中掘进，距1煤组法距20m左右，根据邻近巷道实揭资料分析：巷道掘进段可能存在中小断层、裂隙等地质构造，构造发育段可能造成误揭煤层或瓦斯沿断层面异常涌出的风险。
巷道掘进期间存在揭露断层构造导通邻近含水层向工作面充水的风险；可能存在的小断层、裂隙等构造是1煤组顶板砂岩水裂隙水向巷道充水的主要通道，充水形式主要为淋水、滴水。
3 掘进期间涌水量预计
3.1 预计方法
巷道掘进期间主要充水水源为1煤组顶板砂岩水，采用单侧井井水水平沟渠法和比拟法对顶板砂岩水进行预计。
单侧井井水水平沟渠法计算公式： Q=BK(2H-M)M/R
（1）采用1煤组顶板砂岩含水层地面钻孔抽水试验渗透系数计算
式中：B: 巷道长度（m），取巷道全长411m
K：渗透系数（m/d），取新集一矿S11钻孔抽水试验渗透系数平均值
0.00003102
H：水位降低（m），取605.3m（根据新集一矿S11钻孔静止水位-127.5m，巷道设计最低标高为-749.6m，换算）
M：含水层厚度（m），取掘进影响范围内平均厚度20m
R：影响半径（m），R=10H根号下K
预测结果：
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（2）采用矿井各煤层顶板砂岩抽水试验数据平均值计算
式中：B: 巷道长度（m），取各巷道全长411m
K：渗透系数（m/d），取矿井各煤层顶板砂岩抽水试验数据平均值
0.021456
H：水位降低（m），取264m(根据1煤220108风巷施工的探测顶板砂岩水钻孔T3-5#开孔标高-554.0m，实测水压0.68Mpa，推算1煤组顶板砂岩水头标高为-486m；巷道设计最低标高为-749.6m，则水位降深为247m)
M：含水层厚度（m），取掘进影响范围内平均厚度20m
R：影响半径（m），R=10H根号下K
预测结果：
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3.2 数据采用
2401采区回风上山掘进期间正常涌水量0～10m3/h，最大涌水10+46=56m3/h（该涌水量包含钻孔最大出水量）。
4 超前探查方案设计
4.1 总体原则
巷道掘进期间采用“物探与钻探相结合”的超前循环探查方案，即巷道掘进期间采用瞬变电磁、直流电法物探方法超前对掘进前方岩层富水性进行探查；同时，采用地震MPS物探方法对掘进前方构造发育情况进行超前探查；根据物探探测成果，在巷帮钻场呈扇形布置超前探查钻孔对掘进前方煤、岩层层位进行控制，查清掘进前方岩层富水性及构造发育情况；做到对巷道前方及两帮25m范围内构造进行有效控制。
4.2 探查方法
4.2.1 物探探查
巷道掘进期间采用“物探超前循环探查，针对物探低阻区进行钻探验证”的超前循环探查方案，即巷道掘进期间每循环利用瞬变电磁、直流电法物探手段对掘进前方及巷道两帮顶、底板岩层富水性进行循环探查，并留设不小于26m超前距，循环探测间距不大于74m，探测距离不小于100m，平面上左右帮探测距离不小于50m，剖面上顶板探测距离不小于50m，底板不小于70m，巷道共设计超前物探5次；每循环利用地震MSP手段对巷道掘进前方地质构造发育情况进行循环探查，循环探测距离100m,并留设不少于10m超前距，巷道共计划地震MSP超前物探5次。
4.2.2 钻探探查
利用帮部钻场超前循环施工超前探测钻孔，对巷道掘进两帮不低于25m范围内煤、岩层富水性、层位和构造进行控制、探查，并留设不小于26m超前距；钻场设计间距80m，每组钻场至少施工3个钻孔，钻孔呈扇型布置，其中沿巷道掘进方向施工 1个终孔层位为见1上煤顶板0.5m的层位与构造探查孔，另外沿巷道两帮施工2个孔终孔层位为见1上煤顶板0.5m的层位与构造探查钻孔。共设计施工钻孔3组12个，工程量1770m。若超前物探出现异常，需补充施工至少2个钻孔进行验证。
4.3 安全评价方法
综合分析物探、钻探探查成果，在物探、钻探均无异常的情况下，根据循环探查成果评价巷道继续掘进的安全性，编制循环探查评价报告并经矿总工程师批准同意后，巷道方可掘进，但需留设不小于26m综合超前距离。
5 注意事项
巷道掘进期间严格执行“物探与钻探相结合”的循环探查措施，按照“超前探查、综合分析、安全评价”模式进行循环探查、分次评价，查清巷道掘进前方水文地质条件；综合分析钻探和物探成果，确认掘进前方无水害威胁后，编制循环探查评价报告，经矿总工程师批准同意后，巷道方可掘进，并留设不小于26m综合超前距离。
巷道施工期间需要施工按高承压水钻孔管理的超前探测钻孔，需加强职工教育，严禁人员随意进入钻场，防止意外伤人。
加强探放水钻孔施工期间现场安全管理，防止瓦斯喷孔、出水现象等影响施工安全。
6 结束语
2401采区回风上山由于超前探查方案设计科学合理，并严格按照设计完成超前探查工作，确保了巷道安全施工。