一、實施背景
煤礦在建設和生產過程中，地面水和地下水通過各種通道湧入礦井，當礦井湧水超過正常排水能力時，就造成礦井水災事故。水災事故不但影響礦井正常生產，而且有時還會造**員**，淹沒礦井和採區，危害十分嚴重。所以做好礦井防治水工程，是保證礦井安全生產的重要內容之一。
####公司####礦井下地質條件複雜，採掘活動面臨的水害因素多，需要嚴細地計畫防治水工程。
㈠3305工作面概況
3305工作面位於####礦33採區南翼，其東部以f40-1斷層防水煤柱為界，西部以3305工作面停採線為界，南部以3305工作面上順槽為界，北部以3305工作面下順槽為界，整體構造形態為一傾伏單斜構造，工作面二1煤層底板標高為-502.5～-552m，煤層傾角9°～20°。上順槽469.
1m、下順槽415m、切眼102.8m，可採面積34100m2。（詳見附圖1）
附圖1 3305工作面平面布置圖
㈡ 水文地質概況
1.含水層概況
① o2m含水層
o2m是間接充水含水層，厚度大，補給充足，富水性強，水頭高，水位標高平均+122.5m，該含水層位於二1煤下平均157.71m。
② c2tl2含水層
c2tl2是間接充水含水層，在本區內發育良好，分布較穩定，含岩溶裂隙承壓水，該含水層距二1煤層間距106.59～117.90m，平均間距110.
76m，水位標高平均+100.35m。
③ c2tl8含水層
c2tl8灰岩含水層為工作面直接充水含水層，距二1煤層平均29.79m，厚度平均4.23m，岩溶裂隙發育，含豐富的岩溶裂隙承壓水。
④ s9砂岩含水層
二1煤底板砂岩（s9）岩性同頂板砂岩含水層s10，在3305工作面位置，厚度平均為3.83m，含水量不大，一般表現為底板滲水，湧水量約0.3m3/h～0.5m3/h。
⑤ s10砂岩含水層
含孔隙裂隙水，是直接影響採掘生產的充水含水層。該含水層量不大，一般表現為淋水，預計正常湧水量為7.7m3/h，最大湧水量15.4m3/h。
⑥ 新近系、第四系洪積、沖積孔隙、裂隙含水層
該含水巖組由砂、礫岩（層）組成，覆蓋於煤系地層之上，接受大氣降水補給，含孔隙裂隙承壓水（頂部為潛水）。
2.3305工作面附近採空區積水概況
3305上順槽掘進工作面上側為3303採空區，採空區積水被劃分為外段積水區和裡段積水區。預計外段積水長度160m，積水水平投影面積為2125m2，積水量為1849m3；裡段積水長度81m，積水水平投影面積為410m2，積水量為203m3。
3.3305工作面內部構造概況
根據3303工作面掘進及周圍巖巷實際揭露，預計3305工作面內部有4條正斷層，詳見附表1。斷層產狀、位置是否準確，工作面內部是否有陷落柱、隱伏構造、岩漿侵入體、煤層變薄帶等?還需進一步物探、鑽探。
附表1 3305工作面內部斷層及產狀一覽表
4.3305工作面附近導水斷層概況
3305工作面附近的導水構造為f40-1斷層，性質見附表2。f40-1導水斷層在的產狀和導水情況不很清晰，需要進一步探測。
附表2 f40-1斷層性質一覽表
5.3305工作面附近及內部鑽孔
3305工作面內部有乙個389-18鑽孔，封孔良好，採掘期間需制定並執行專項過鑽孔措施。
二、主要技術路線
在保證3305工作面安全的前提下為提高防治水工程進度、質量和經濟效益而進行的優化設計，即為防治水工程優化設計。
㈠專案技術路線圖
3305工作面防治水工程涉及到「防、探、疏、排」等各個方面，其中涉及的內容有：精確核算工作面間接充水含水層的隔水岩柱、探測工作面附近導水斷層並設計防水煤柱、疏放工作面直接充水含水層、疏放工作面上側採空區積水、探測工作面實體煤內部地質及水文情況、完善排水系統等。這些內容看似繁雜，但均不可或缺，實施工程的過程中也必須步步為營，穩紮穩打，否則「一招不慎、全盤皆輸」。
3305工作面防治水工程主要技術路線圖見附圖2。
附圖2 3305工作面防治水工程優化設計技術路線圖
㈡專案主要內涵
1.精確核算3305工作面間接充水含水層隔水岩柱，為決策提供依據
⑴ 核算o2m含水層隔水岩柱
該含水層是間接充水含水層，厚度大，補給充足，富水性強，水頭高，水位標高平均+122.5m；該含水層位於二1煤下平均157.71m。
依據《煤礦防治水規定》要求，突水系數公式如下：
t=p/m
式中 ｔ—突水系數(mpa/m)；
p—底板隔水層承受的水壓(mpa)，7.70～8.19mpa；
m—底板隔水層厚度(m)，157.71m
經計算ｔ為0.049～0.052 mpa/m，小於0.1 mpa/m。因為有較厚的隔水層，且工作面內部無大、中型構造，3305工作面正常回採期間不會發生ｏ2m突水。
⑵ 核算c2tl2灰岩含水層隔水岩柱
c2tl2灰岩在本區內發育良好，分布較穩定，厚度4.19～10.24m，平均厚度8.02m，岩溶裂隙發育，含岩溶裂隙承壓水。
該含水層距二1煤層間距106.59～117.90m，平均間距110.
76m，實測c2tl2水位標高變化範圍平均在+100.35m；距o2m灰岩平均距離38.66m，距c2tl8灰岩平均距離80.
75m。
依據《煤礦防治水規定》要求，突水系數公式如下：
t=p/m
式中 ｔ—突水系數(mpa/m)；
p—底板隔水層承受的水壓(mpa)，5.9～6.39mpa；
m—底板隔水層厚度(m)，110.76m
經計算ｔ為0.063～0.068 mpa/m，小於0.1mpa/m。因為有較厚的隔水層，且工作面內部無大、中型構造，3305工作面正常回採期間不會發生c2tl2突水現象。
⑶ 核算新近系、第四系洪積、沖積孔隙、裂隙含水層隔水岩柱
二1煤頂板隔水層，由s10頂面至第
三、四系含水層間的泥岩、砂質泥岩、砂岩組成，厚300多公尺，對防止第
三、四系含水層之孔隙裂隙水向礦井充水起良好的隔水作用。因此，新近系、第四系含水層對3305工作面回採無威脅。
通過精確核算，確定了在3305工作面位置，二1煤間接充水含水層o2m、c2tl2以及新近系、第四系含水層的隔水岩柱能夠抵抗對應的水頭壓力，避免盲目進行額外的工程施工。
2.精準探測工作面附近導水斷層，優化設計防水煤（巖）柱
f40-1斷層位於3305回採工作面東部，留設有防水煤柱，####公司科便【2006】81號文對該防水煤柱進行了批覆。為進一步搞清f40-1斷層是否存在及其發育與工作面巷道的位置關係，以及水文地質條件對工作面的影響，先實施物探、鑽探工程，探清了f40-1斷層的賦存情況、斷層與3305工作面的法線距離、斷層傾角、o2m含水層水壓等，並以探測成果為基礎，重新留設防（隔）水煤柱。
⑴ 物理探測3305工作面附近導水斷層
為進一步掌握f40-1斷層的位置和導水性，先進行了物理探測，探測裝置採用的是ycs512礦用本安型探水儀，物探工作在3305邊界回風上山進行，起點位於n29號導線點處，每10m乙個測點，以垂直3305邊界回風上山巷幫方向，進行頂板斜上45°、正前、底板斜下45°三個傾角探測。
附表3 3305邊界斷層探測布點表
物探結束後，根據探測結果，專業人員的解讀為：初步圈定2個相對低阻異常區。探測盲區10公尺（具體位置如附圖3、附圖4、附圖5所示紅線區）。
從電性圖分析，3305邊界斷層防隔水煤（巖）柱整體富水性不強，但頂板方向的1#異常區範圍較大，視電阻率值較低，存在賦水的可能性，需引起重視。
附圖3 邊界煤柱頂板斜上45°方向探測斷面圖
附圖4 邊界煤柱頂板正前方向探測斷面圖
附圖5 邊界煤柱頂板斜下45°方向探測斷面圖
⑵ 打鑽探測3305工作面附近導水斷層
①打鑽探測目的
探查工作面向外120m安全煤柱範圍內是否存在f40-1斷層。探查上述範圍內的水文地質條件，為下步工作面布置的調整及水害防治提供可靠依據。對鑽孔揭露的構造破碎帶、含水構造及裂隙進行注漿充填加固，消除因鑽孔導通強含水構造對礦井生產的不良影響。
並為可能的後續構造帶加固方案設計提供參考。
②打鑽探測工藝主要內容
共設計4個探測鑽孔，每個鑽孔依次下入**套管後注漿加固，進行耐壓試驗合格後開始取芯鑽進，在鑽進過程中施工人員和技術人員認真判層，遇到鑽孔出水、岩層破碎等情況應詳細記錄其起止深度，記錄水量、水壓、水溫等。
③注漿封堵施工工藝主要內容
鑽孔終孔或施工中遇出水或漏水即開始注漿，逐級上壓，終壓持續時間30min以上。注漿材料以水泥單液漿為主，水泥－水玻璃雙液漿為輔。按要求不間斷記錄注漿技術引數。
注漿封孔時，套管壁外、鑽孔周圍、鑽場及周邊均未發現跑漿、底鼓等異常現象。封孔後又使復鑽，深度超過原出水位置，均無出水，隨後起鑽注漿封堵。
④ 打鑽工程量
2023年5月23日進場，7月2日結束，本次工程共施工4個孔，總進尺561m，總注漿量20.97t。
⑤打鑽成果
通過鑽探作業，探清了f40-1斷層的賦存情況、與3305工作面的法線距離，o2m含水層水壓等，為安全決策提供依據。
⑶重新計算設計導水斷層防水煤柱
為規範技術管理，根據探測情況，按####公司公司地測部領導的要求及《煤礦防治水規定》相關內容，對3305工作面外側f40-1斷層的防水煤柱進行重新計算設計。
f40-1斷層落差140～200m，致使####礦三水平延深採區南翼的二1煤層與o2m灰岩含水層對接；且在二1煤底板承壓含水層中，o2m灰岩含水層對回採威脅最大，水位也最高（平均水位＋122.5m）。為此，留設斷層防水煤柱應以防o2m灰岩水為目標，防水煤柱的留設寬度設計採用公式計算法。
根據《煤礦防治水規定》，分別計算煤層順層和煤層底板兩個方向抵抗o2m灰岩水頭壓力的煤柱寬度，並選用煤柱寬度較大乙個作為留設寬度。
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