伊犁一矿现主采煤层是5号煤层，开采5号煤层最大威胁是5煤底板承压水（简称5底砂）的防治问题，要确保5煤安全高效开采，必须对5煤底板承压水进行疏水降压。通过对试验采区1502W和1503W工作面的5煤底板承压水疏降效果看，5底砂具有较好的可疏降性，形成了伊犁一矿特有“横向截流，侧向掩护”的防治水思路。这种防治水思路的应用，确保了伊犁一矿5号煤层真正意义上的安全高效开采。
关键词：伊犁一矿；5底砂；防治水；安全高效开采
引言
新矿集团（伊犁）能源开发有限责任公司一矿目前处于试采阶段，由于其开采技术条件与我国东部煤田差异较大，矿井建设及生产过程面临的主要水文地质问题包括：本区位于天山山前，冲洪积层接受天山雪融水直接补给，地下水补给充沛、径流条件较好；地表松散的砾石层厚，覆盖各含隔水层露头，导致主要充水含水层水力联系，以及地下水补给、径流条件复杂，有待查明；各主要充水含水层水文地质参数、疏干可行性有待深入探查；主采煤层围岩强度低、胶结程度差，采动覆岩破坏规律特殊、机理不明，有待实测查明；主采煤层厚度大，基岩厚度薄，存在较大突泥突沙风险；5煤底板隔水层薄，含水层承压高、富水性好，对5煤开采威胁大。鉴于伊犁一矿面临的特殊水文地质问题，需要在1503W工作面正式投产前，对1502W试采面获得的防治水经验进行总结，在此基础上，进一步分析评价1503W工作面开采水文地质条件，并提出相应的防治水对策
1矿井水文地质条件
井田内较大的水系自西向东有红海沟、呼吉尔台沟、克其克博洛萨依沟、索墩布拉克萨依沟、琼博拉萨依沟等5条河流，其中琼博拉萨依沟由南东向北西流经试采区。各河流流量大小不等，水质均较好，为当地农、牧区人畜饮用和灌溉用水源。地表水系均源于南部山区，由南向北流入盆地后，大部分迅速变为第四系潜水，只有少数流入伊犁河。
本矿区位于伊南煤田，地层由老至新有：古生界石炭系、二叠系，中生界三叠系、侏罗系、白垩系，新生界第三系、第四系。矿区总体上为一走向近东西、向北倾的单斜构造。地层沿走向、倾向较为稳定。走向上等高线略有起伏，呈现出宽缓的向、背斜构造。三维地震在试采区共发现断层7条，落差多在5m以下，只有DF20落差达到8m，对矿井生产影响不大。伊犁一矿矿区内地下水含水层组主要有第四系松散砂砾层、新近系砂岩含水层及侏罗系裂隙-孔隙承压含水层。
2 1503W工作面开采水文地质条件评价
1503W工作面位于东一分区，1502W下顺槽以北30m，5煤胶带上山以西，所采煤层为5煤。工作面地面标高为+1240~+1255m，井下标高为+1088m~+1130m（见图4.1）。地层走向90~93°，地层倾向0~3°。工作面走向长1050m，倾斜长150m，面积为157500m2，可采储量为492万吨。工作面地面投影位置为南工业广场西北处一片农田并有水渠。地面为向北倾斜的缓坡地带，地势较为平坦，南高北低，无村庄及其它重要建筑物。由于本矿井为新建矿井，故预掘巷道周围无开采区和老窑。
根据部分钻孔资料，统计出了5煤与新近系之间地层的岩性占比情况（表4-2）。结果显示，5煤与新近系之间地层中泥岩和煤层占比在17.83%~89.11%，其中1503W面附近的5-5、5-6两钻孔中，煤层加泥岩占比分别高达61.95%和89.11%，该地层条件对于采煤形成的导水裂隙的闭合十分有利。
试采区所在区域内地表水受控于南山水系，流经本区对地下水有影响的河流为琼博拉萨依沟。1503W工作面位于琼博拉萨依沟以西，最近水平距离约1km，地表水对工作面影响较小，仅作为间接充水水源少量补给第四系含水层。
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据试采面5底砂群孔放水试验资料，试采面附近5底砂承压水位+1203.3~+1240.2m，含水层渗透系数0.595～0.647 m/d。属于透水性和富水性均较好的含水层，同时因距5煤较近（平均9m），且具有承压性，水压1.14~1.34MPa，为5煤开采时主要的底板充水含水层。
目前伊犁一矿按照“横向截流，侧向掩护”的整体思路，在1502W上顺槽已施工4个放水孔，5煤回风上山已施工至+950水仓，新增放水孔全部参与了5底砂含水层疏放。
3工作面涌水量预测
矿井涌水量是矿山建设和生产过程中单位时间内涌入各巷道和开采系统的水量。它是确定矿井水文地质条件复杂程度的重要指标，对矿井的经济技术评价有很大影响，同时也是矿山设计部门确定排水设备和制定防治水措施的主要依据。因此，在矿井建设和生产中，需要根据所获得的资料对矿井涌水量进行评价。
工作面回采时正常涌水主要来自5顶砂、3顶砂及第四系三个含水层。据上述充水水源分析，5顶砂和3顶砂无水或富水性很弱，对工作面开采威胁不大。但在采厚较大的开采条件下，导裂带将波及第四系含水层，该含水层补给充沛，将成为试采面主要的充水含水层。因此本次重点针对第四系含水层进行涌水量计算。
4结论
根据试采面生产情况，对前期水文地质工作进行了总结，开采过程中水文地质条件与《1502W试采面水文地质专题研究与评价报告》结果基本一致；利用对试采面导高监测孔中的电阻率数据整理、分析，获取了试采面的顶板垮落带及导水裂缝带高度；并计算出试采面跨采比为4.3，裂采比为11.0；参考试采面资料，对1503W工作面顶底板岩层结构特征进行了分析；对工作面充水条件进行了分析，主要充水水源为第四系水及5煤底板砂岩水，充水通道为开采形成的导水裂缝带；采用大井法和相关比拟法对工作面及+950m以浅水平涌水量进行了预计，预计结果为：工作面正常涌水量为23 m3/h，最大涌水量为34.5m3/h，说明第四系水量不大，不易造成灾害性突水；矿井+950以浅水平正常涌水量为261 m3/h；通过计算不同采厚条件下垮落带的发育高度，并与5煤到新近系底界的距离进行比较，对1503W工作面进行了顶板突泥危险性评价。评价结论为：工作面在顶板基岩最薄处（开切眼上隅角）最大单层采厚应不大于7.46m，并绘制了工作面可采厚度等值线图，同时划分出了采厚为8m、9m、10m时的突泥危险区域，1503W工作面实际最大可采厚度建议为11.5m；利用突水系数法对煤层底板突水危险性进行了评价，结果表明首采面突水系数均没有超过临界值，底板突水危险性小，正常情况下5底砂水一般不会进入工作面。但由于该区地层胶结程度差，岩石强度低，大采高条件下极易破坏底板隔水层，若考虑底板破坏带的情况下仍存在底板突水可能，因此，在采前要对其进行疏降。
结束语
利用顶板基岩探查孔，进一步验证基岩厚度，对评价结果进行修正；同时，验证第四系及煤系地层砂岩水情；工作面开采过程中，必须严格控制采高，尤其在顶板基岩较薄区域，受突泥严重威胁区域可适当调整顶煤留设厚度，确保安全生产；5底砂相对富水，但可疏降性较强，建议回采前利用已有疏降水工程对其进行疏降，保障安全回采；工作面回采至疏水孔一定距离时再逐步及时关闭；务必在工作面挡泥防护工程完成后开始回采；据岩样岩性测试分析，煤层顶底板各地层中，粘土矿物含量较高，有利于采动裂隙闭合；建议在回采过程中观察、证实这种现象。
参考文献
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论文作者:乔磊，任冬冬，李奎水
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第17期
论文发表时间:2020/3/4
标签：工作面论文; 含水层论文; 底板论文; 煤层论文; 伊犁论文; 水文地质论文; 矿井论文; 《科学与技术》2019年第17期论文;