小常煤業3號煤層導水裂隙帶高度觀測試驗總結

程 功

（山西煤炭運銷集團長治有限公司，山西 長治 046000）

1 概況

1.1 礦井概況

小常煤業井田面積16.6341km2，開采3號煤層，生產能力120萬t/年，開采深度標高+650～+200m，正常涌水量在50m3/h，礦井涌水量最大值為109.29m3/h，礦井水文地質條件中等。

1.2 工作面概況

鉆孔布置在30215工作面，該工作面長度為810m，寬度150m。2014年開始回采，至2016年底回采完畢。采煤方法為傾斜長壁綜采放頂煤一次采全高采煤法，全部垮落法管理頂板。煤層厚度6.0～7.30m，底板標高為+520.0～ +581.0m。直接頂板一般為泥巖、砂質泥巖、局部為粗砂巖，厚為0～4.20m，平均厚2.24m；老頂為中砂巖及細砂巖，厚度為3.50～13.40m，平均厚7.70m，裂隙不很發育，頂板整體較平整，局部凹凸不平，為易冒落不穩定的頂板。底板為泥巖、砂質泥巖，屬軟弱型，底板較平整，局部凹凸不平。

2 鉆孔施工

2.1 鉆孔位置

鉆孔位置距切眼長度622m，位于工作面塌陷主斷面上。

2.2 施工情況

本次勘探工作于2017年1月6日開始，于2017年4月12日結束，施工1個鉆孔，鉆探總進尺365.10m，測井深度363.65m，注水試驗11次，共采土樣測試13組，井下電視2次。

3 導水裂隙帶高度成果

3.1 簡易水文觀測成果

3.1.1 注水試驗深度的選取

鉆孔位置處3號煤層厚度6.85m，根據《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規范》中導水裂隙帶計算公式及周邊礦井實際測定值，推測3號煤層開采產生的最大導水裂隙帶高度為147m，設計孔深370m，3號煤層頂板埋深為363.15m，則3號煤層采空產生的最大導水裂隙帶深度為216.15m。設計216.00m開始第一次注水試驗。在鉆孔鉆進至216.00m后，校正孔深后為218.56m，所以在218.56m開始注水試驗，每鉆進5m進行一次注水試驗。

3.1.2 注水試驗

在218.56m開始，每鉆進5m進行一次試驗，218.56～240.00m區間五次注水試驗的注水量分別0.02m3/h、0.03m3/h、0.2m33/h、0.43m3/h、0.45m3/h。所以在218.56～240.00m基巖段導水裂隙帶未發育。

在孔深245m時注水量增大為1.025m3/h，是240m深度時注水量的2.28倍。結合沖洗液消耗量在孔深240m為0.12m3/m，在孔深245m為0.26m3/m，消耗量增大了1.17倍。綜上，可以判斷3號煤層導水裂隙帶發育深度在240～245m之間，3號煤層頂板埋深為363.00m，可以得出3號煤層導水裂隙帶最大發育高度在118～123m之間，本次取最大值123m，詳見下表1、圖1。

圖1 鉆孔水文觀測曲線圖

3.2 井下視頻導水裂隙帶觀測成果

鉆孔在鉆進至354.21m進行了第一次井下視頻，視頻層段為0～354.21m，主要對孔壁四周的裂隙進行了觀測。根據觀測結果，判斷30215工作面3號煤層采空形成的導水裂隙帶最大發育深度為240.144m，發育高度為122.856m。

圖2 導水裂隙未發育基巖段井下視頻資料

圖3 導水裂隙帶井下視頻

表1 鉆孔水文觀測成果表

3.3 三維地震解釋導水裂隙帶成果

鉆孔位置三維地震垂直30215工作面地震剖面，見圖4。

圖4 垂直采面地震剖面

經計算裂隙帶最大高度位于采面側向右前方，最大高度約151m，裂隙帶最小高度為與側面中間約128.2m。

3.4 周邊礦井試驗成果

根據小常煤業周邊礦井王莊煤礦6206綜放工作面“兩帶”高度觀測試驗中K1、K2、K3鉆孔試驗成果，K1、K2、K3孔導水裂隙帶高度分別為114.67m、102.27m、114.87m。在綜放工作面一次采全厚條件下的導水裂隙帶發育規律，導水裂隙帶呈現出兩邊高中間低的“馬鞍型”。兩邊導水裂縫帶發育高度(K1、K3)比中間（K2）大12.4m、12.6m。小常煤業鉆孔位于30215工作面采空區中間，根據王莊煤礦實測數據，30215工作面采空形成的導水裂縫帶最大發育高度兩側應大于中間12.4～12.6m。

綜上所述，注水試驗、簡易水文觀測導水裂隙帶高度成果為123m；井下視頻觀測成果為122.856m；三維地震解釋導水裂隙帶高度成果為128.2～151m。30215工作面兩側導水裂隙帶應比中間大12.4～12.6m，本次取最大值12.6m，根據本次導水裂隙帶觀測成果，參考三維地震解釋成果，確定30215工作面兩側導水裂隙帶最大發育高度為135.6m。

4 結語

根據鉆探、物探及周邊煤礦試驗基本查明了30215工作面導水裂隙帶高度，但未施工側邊孔，只能根據周邊礦井資料推斷工作面兩側最大導水裂隙帶高度，且本次施工鉆孔鄰近井田西部邊界區域，將來有條件可在井田其他區域工作面增加鉆孔數量，使數據更加準確。