南峰扩区综合防治水技术
摘 要：该文简要介绍五阳煤矿南峰扩区在承受奥灰水压力大，地质条件复杂的情况下，保障准备巷道安全掘进的技术要点。
关键词：承压开采 地质条件复杂 情况下的 安全掘进
一、掘进前存在的问题：
潞安矿业（集团）公司五阳煤矿是一座有着40年开采历史的国有大型煤炭企业，随着其采掘活动的延伸，工作面逐渐转向煤层埋藏较深、承受水压较大、地质条件复杂的南峰扩区（又称七六采区）。特别是两条开拓巷道（七六轨道下山、七六皮带下山），要穿过埋深达600米、承受水压达3.5MPa（掘进巷道最低标高300米，承压奥灰水位标高650米）、构造发育的天仓向斜轴。如何在地质条件复杂的情况下进行承压安全掘进显得尤为突出。
二、掘进巷道前方地质特征：
1.西大巷断层：
该断层为北升南降的正断层，走向北50o东，倾向南东，倾角75o，区内最大落差70米，预计掘进巷道前方落差30米左右，西大巷掘进曾有揭露。
2.天仓向斜：
为一横贯全区的主要构造，区内延伸约4公里，轴向北东东，两翼对称，倾角15o，局部达25o，预计掘进巷道前方煤（岩）层坡度20o左右。
3.陷落柱：
井田内共揭露或探测陷落柱40余个。在3号煤层中揭露最大97750m2，最小750m2，扩区内一般为3000m2左右。陷落柱主要集中于天仓向斜轴两侧700米范围内。掘进头前方为陷落柱发育区。
4.地质异常：
根据南峰扩区电法勘探资料，区内奥灰岩溶发育有三个低阻异常带（多次井下直流电法探测数据表明，有低阻异常带时，围岩必定有充水构造），掘进头前方正处于第二个低阻异常带西段。
5.井下出水异常：
巷道掘进过程中出现局部涌水异常，涌水量为2--3m3/h，取样化验其水质为HCO3-CL-K+Na+型水，据已有资料尚不能排除煤层底板灰岩水有沿构造裂隙带向上补给的可能（应当说明的是，HCO3-CI-K+Na+型水大多形成于封闭的还原环境，含水层径流条件差，富水性弱）。
1.七六轨道向前掘进的同时，采用物探和钻探相结合的方法，探测掘进头前方是否有导水断层和岩溶陷落柱。具体方法是采用红外线测温、地质分析、直流电法超前探测掘进头前方断层及其它地质构造赋存情况及其突水危险性，作为施工中采取相应安全技术措施的依据。
2.在七六轨道、皮带巷掘进头距西大巷断层破碎带100m处停止向前掘进，选择合适位置先施工七六轨道下山、七六皮带下山两座防水闸门硐室，待两座防水闸门硐室施工结束，经注水耐压检测合格后，巷道可以安全继续掘进。
3.在预计七六轨道巷掘进头距西大巷断层破碎带50m处停止向前掘进，打探水钻，探明西大巷断层的准确位置及水文情况，以便采取相应的安全技术措施。
1).超前探水：首先在掘进头沿煤层顶板岩层水平布置一探水钻，打到断层位置。如果断层无水，再由掘进头沿倾斜方向向下布置一穿透煤层的钻孔，在断层处揭露K4灰岩。若两探水钻孔均不出水，则可判定西大巷断层没有导水可能，可采取加强支护的方式直接通过断层破碎带。支护方式：在距西大巷断层破碎带20m处开始下地拱，并采取25U型钢拱形可缩性支架与300mm厚混凝土碹联合支护形式通过断层破碎带，防止断层因日后受采动影响滞后突水。
2).若探水钻孔出水，应根据水压、涌水量情况确定注浆堵水方案，重点封堵断层破碎带或煤层底板K4灰岩含水层。注浆堵水工作完成后，须另打一探水钻孔检查注浆堵水效果，确认达到堵水目的后，采取上述加强支护的方式通过断层破碎带。
3).探水钻孔必须安设套管，套管外壁与探水孔之间空隙采用注浆充填；套管采用防喷装置，其外露端安设配套闸阀，并考虑测压表的安装。
4．断层煤柱沿西大巷断层走向两侧留设防水煤柱。主要作用是将西大巷南北两翼分区，使天仓向斜高突水危险区与上部分开，当深部发生水患时，关闭防水闸门，可保证矿井其它地区继续安全生产。
5.井下取样进行水质化验，确定奥灰水、薄层灰岩水、煤系砂岩水等含水层水质特征组织井上下水位动态观测，绘制不同含水层等水位线，结合井下物探和化探资料，预测可能存在的导水裂隙带及导水水源。
6.加强日常观测，采取边探边掘、加强支护、严密观察的措施：
1）.在巷道掘进头两侧中部位置沿巷道掘进方向超前探钻两米以上，每次掘进循环进度1m，保留超前钻孔1m以上。放炮后若无异常，即可进行下一循环。若发现异常，应停止掘进，待研究后再作处理。
2）.巷道穿过断层破碎带时，从破碎带位置开始前后5m之内需加强支护，支护方式为半园拱形全封闭混凝土形式。
3）.每一掘进循环需对岩层、断层、裂隙、顶板涌水、温度等进行严密观测，根据有关资料分析掘进头前方突水可能性，采取必要的防治措施。
四、南峰扩区防治水工程存在的技术问题
矿井现有技术资料中，缺少对断层、陷落柱等地质构造导水性方面的描述，区内各含水层水文地质没有进行充分的定性分析。建议在今后的工作中，应根据掌握的水文地质资料，充实奥灰水的带压开采问题和构造导水性分析的内容，完善矿井防治水工作理论。同时继续研究南峰扩区的排水系统、巷道布置在高应力区的支护问题。
五、南峰扩区防治水综合治理技术总结
南峰扩区开拓巷道从1999年到2003年8月与南峰风井贯通，时间长达五年多。在七六轨道下山，七六皮带下山掘进施工期间，经历了设计方案优化、施工防水闸门硐室、过西大巷断层、过天仓向斜轴的复杂施工过程。在巷道支护、掘进方法、水文条件预测预报，根据岩层条件、瓦斯涌出量观测、煤层形变规律、地温与地质条件的关系、地下水径流条件、地下水化学分析、断层溶岩陷落柱分布规律及性质、煤层顶底板组合条件等多方面进行了长期工程技术研究。保证了采区主体开拓工程安全施工。目前，采区轨道下山、皮带下山、回风立井等主体开拓工程已经完工，正在进行采煤工作面准备。将南峰扩区工程建设安全综合治理技术予以总结，对矿井安全生产、稳产高效具有重要的现实意义。
作者简介：马胜奎（1972-），男，工程师，1993年毕业于徐州煤炭工业学校，2004年自修完太原理工大学工商企业管理专业，现为五阳煤矿地测科主任工程师，主要从事矿井地质与水文地质工作。
