张 航
（陕西澄城董东煤业有限责任公司，陕西 澄城 715200）
引言某煤矿主采5 号煤层，煤层底板标高为＋210～+370 m，其煤层下伏奥灰含水层（+371 m）均高于5 号煤层底板标高，属于承压开采，即奥灰含水层为矿井的主要突水威胁，矿井水文地质类型为复杂型。
1 工作面概况1.1 A 工作面概况某煤矿A 工作面位于曹庄村保安煤柱以南，庄头村以东。井下位于501 采区南部区段，北临A 工作面，东接501 采区南部集中回风巷，走向长716 m，倾斜长100 m。5 号煤层厚2.2～4.6 m，平均厚3.2 m，一般含夹矸一至二层，夹矸不稳定，厚0.2～2.0 m，夹矸多为炭质泥岩或铝土质泥岩。工作面进风顺槽揭露，停采线向里196～420 m 范围煤层变薄，厚度为1.1～2.5 m。
5 号煤基本顶为砂质泥岩、粉砂岩、石灰岩，呈灰黑色，含植物碎片化石及黄铁矿结核，厚1.1～7.5 m，直接顶变化较大，为砂质泥岩、粉砂岩、石灰岩，厚1.2～3.9 m。基本顶与直接顶间夹一层4 号煤，厚0.1m～0.3 m，直接顶和4 号煤不稳定，个别地段缺失，相变为炭质泥岩伪顶或5 号煤合层。5 号煤底板为石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩，厚0.5～6.2 m。
1.2 A 工作面构造分布概况A 工作面总体处于一单斜构造，预计局部背向斜较为发育，工作面北高南低，西高东低，煤岩层倾向SE，倾角为3°～10°。三维地震勘探资料显示：在A工作面南部发育一正断层DF12，断层走向基本为NE向，倾向NW，落差为0～40 m，由于DF12 断层落差较大，预计上盘煤系地层与下盘奥灰含水层对接，如图1 所示。两顺槽及切眼揭露地质资料显示，工作面共发育断层16 条，最大落差1.9 m，最小落差0.5 m。工作面圈定之后开展了槽波探查工程，槽波探查成果，如图2 所示。
1.3 A 工作面水文地质概况A 工作面上覆含水层为K4、K*、K中砂岩含水层，K*距5 号煤层9.4～15.5 m，K 中距5 号煤层31.9～46.2 m，其富水性弱至中等。下伏含水层为K2灰岩和奥灰岩溶含水层，K2灰岩含水层上距5 号煤层15.3～24.2 m，奥灰岩溶含水层上距5 号煤层33.4～45.6 m，铝质泥岩厚4.5～10.4 m。5 号煤底板标高+283.0～+307.0 m，根据勘探资料显示，K2灰岩含水层静水位+408.8 m，根据某煤矿井下K2观测孔观测显示，K2含水层的水位标高为+316 m，根据澄合矿区奥灰岩溶含水层区域水位为+371m，属承压开采，K2灰岩含水层最大突水系数为0.082 MPa/m。奥灰岩溶含水层最大突水系数为0.026 MPa/m，小于临界值0.06 MPa/m。根据澄合矿区底板破坏深度经验公式预计，在底板岩层完整的情况下，底板破坏裂隙不会发育至K2含水层。在工作面范围内，底板有效隔水层完整的情况下，奥灰水不会直接进入采掘工作。在构造发育区段，底板K2和奥灰含水层对采掘工作影响较大。
1.4 A 工作面水害治理工程概况工作面回采前均完成了工作面底板水害注浆治理工程、相邻50110 工作面采空区探查及疏放工程、A工作面顶板水害探查及疏放工程。
2 工作面突水情况及原因分析2.1 工作面突水情况2022 年2 月4 日23 时，A 回采工作面推采至距离停采线355 m 处工作面，42 号支架采空区侧出水约60 m3/h，2 月5 日19 时该出水量增加至约130 m3/h（经化验为奥灰水），工作面总涌水量达到230～240m3/h。根据《煤矿防治水细则》及突水点水量判定，此次为中等突水点。
2.2 出水原因分析经过对A 工作面此次出水情况及前期治理情况研究讨论分析，出水原因有以下三点：一是工作面整体沿南侧DF12（0～40 m）正断层走向布置，并位于断层上盘，根据附近钻孔资料，断层下盘的奥灰岩溶含水层与工作面下部的K2灰岩含水层直接对接，导致工作面底部受奥灰岩溶水的补给非常强[1]。二是工作面两顺槽及北部临近工作面小断裂构造发育，导致煤岩体破碎，煤层底板隔水性能差，加之南邻DF12 断层，附近隐伏导水通道较为发育。三是工作面推采较为缓慢，受应力叠加影响，中部压力较大，导致煤岩体破碎，煤层底板隔水性能减弱，水源补给性强，导致工作面中部出水。
3 治理方案及效果3.1 治理方案通过有关专业部门对出水情况进行分析，需重新对A 工作面出水点位置及剩余回采范围详细探查，查清工作面的隐伏导水通道及富水异常区域，彻底对剩余回采范围进行治理，确保安全回采。委托西安科技大学重新对A 工作面出水点及剩余回采范围进行直流电法探测，根据探测结果分批次对该出水点及剩余回采范围进行治理。共施工钻孔6 个，终孔层位为K2底板，钻探工程量总426.8 m。6 个钻孔均采用425号普通硅酸盐水泥,浆液水灰质量比：1∶0.3～1∶0.5，达到以下标准后方可结束注浆。
1）注浆量<35 L/min。
2）工作面注浆孔口压力达到静水压力的1.5～2倍以上，单孔注浆结束时应达到的压力为4.0～5.0 MPa。
3）孔内出水量<1 m3/h。
3.2 治理效果1）第一阶段治理效果。2 月8 日—22 日完成第一阶段补1、补2 孔的施工。补1 孔钻探进尺72 m，出水量20 m3/h，补2 孔钻进进尺63 m，出水量3 m3/h，两个钻孔均采用纯水泥浆的注浆方式，两个钻孔注水泥量分别2.9 t、6.4 t，压力持续稳定至5.0 MPa，最终钻孔内不出水，封孔。经过加压并持续注浆，对出水点导水通道进行了封堵。
补1 孔出水量较大，为20 m3/h，经过注浆治理后，施工的补2 孔对补1 孔治理效果进行验证，出水量减小为3 m3/h，再经过对补2 孔进行加压注浆后，有效控制了出水点的涌水量且出现较小趋势，23 日出水点水量开始减小，最终减小至60～70 m3/h，工作面整体涌水量从230～240 m3/h 减小至160～170 m3/h，水量稳定，再无异常增大。
2）第二阶段治理效果。2 月23 日—3 月3 日完成第一阶段补3、补4 孔的施工。补3 孔钻探进尺75 m，出水量20 m3/h，补4 孔钻进进尺76 m，出水量15 m3/h，两个钻孔均采用纯水泥浆的注浆方式，两个钻孔注水泥量分别5.5 t、6.0 t，压力持续稳定至5.0 Mpa，最终钻孔内不出水，封孔。经过加压并持续注浆，对出水点导水通道及外段富水异常区域进行了治理。补3、补4孔出水量均较大，分别为20 m3/h、15 m3/h，经过对两个探查孔进行注浆治理后，有效地对导水裂隙进行封堵，控制了出水点的涌水量，工作面整体涌水量减小至140～150 m3/h，水量稳定，再无异常增大。
3）后续治理安排。目前正在进行第三阶段的施工，根据工期安排，预计3 月底完成整个探查治理工程。工作面整体回采完成后，在两顺槽巷口分别施工一道挡水密闭墙，减少采空区水对整个矿井的影响。
4 应急组织措施为了保障工作面安全生产正常运行、排水系统可靠、水害应急管理规范、各项措施齐全、生产组织合理，于2022 年2 月6 日在公司三楼办公室召开了专题会议并成立领导小组，对公司A 工作面水害应急工作进行全面安排部署。
4.1 成立领导小组公司决定成立公司A 工作面水害应急工作运行领导小组，领导小组下设办公室，办公室设在地测部，由地测部部长任办公室主任，负责A 工作面水害应急工作中的督导和各项事宜的协调工作。
4.2 水害应急组织措施地测部负责跟踪落实各项工作进展情况，每班安排专人观测A 工作面出水点水量变化情况，每小时汇报调度室，调度室汇报矿业公司调度室。调度室负责协调处理各项工作实施中存在问题，并跟踪落实各项工作开展情况，记录工作面出水量汇报记录，及时向领导及矿业公司调度室汇报工作面水量变化情况。机电部负责排水系统能力提升、供电系统可靠及有关设备调拨。关于排水能力的提升，工作面及系统均按照排水能力与出水量比例为2∶1 来布置排水设备及设施。
1）A 工作面30～43 号架处再安装2 台30 kW 水泵，共计4 台，回风端头至回风联巷水仓处铺设两趟Φ160 排水管路，将工作面的出水分流至回风巷口水仓内，减小进风巷端头的排水压力。进风端头至南部集中回风巷5 号水仓处再铺设一趟Φ160 备用排水管路，进风端头再备用2 台100 kW 水泵，共计4 台，将A 工作面排水能力由300 m3/h 提升至500 m3/h。
2）采区南部内、外水仓分别更换一台55 kW 水泵。南部集中回风5 号水仓至井底大巷水沟铺设一趟Φ160 备用排水管路。采区南部内、外水仓排水能力由400 m3/h 提升至500 m3/h。
3）中央水泵房两台MD-280 水泵替换为两台MD-155 离心泵，中央水泵房排水能力由800 m3/h 提升至1 200 m3/h。通风队负责安装A 工作面两顺槽局部通风系统，避免突发水害阻断风流，工作面两巷形成局部通风系统后，可保证工作面安全作业通风环境。生产技术部负责工作面的顶板维护、支架状态管理及劳动组织。对被水冲刷支架下陷的地方，必须打单体加强支护，底座、工作溜底下用板梁、渣袋进行支垫，确保支架支护状态。对片帮严重的地方进行锚网索支护，并及时注浆加固，护帮板打设到位。供应部负责水害应急工作期间的物资材料供应工作。及时调配或购置水害应急各项工作所需的管路、水泵、风筒等材料，确保满足水害应急现场施工材料和时间节点需要。综采队安排好A 工作面水泵工每班清理进风端头、工作面、5 号水仓水泵吸水口周边煤泥煤渣，维持水泵正常排水效率，发现水泵抽排水不力或是其他异常状况时，立即联系当班跟班队长及电工，第一时间检修处理，若电工检查后确认水泵损坏，立即上报调度室，调度室联系机电部做好协调更换水泵事宜。每班派专人排查检查工作面与两顺槽电气设备、管路连接情况，及时处理排查问题。安监部安排2 名安检员，随时观察工作面架后及采空区的水情，发现异常立即汇报给调度室或防治水办公室，并及时采取相应措施。
5 结语通过对某煤矿A 回采工作面底板突水的原因分析，并在地质、水文地质资料分析的基础上，通过物探、钻探基本找出了突水通道，并以“防治”结合的治理措施，对底板突水进行了治理、预防，有效防范了此次突水造成的损失，为出现类似突水事故的预防和处理上提供一定实践经验。
