1、1概况水害是我国煤矿安全生产的五大灾害之一，同时我国也是世界上煤矿水害最严重的国家之一。近年来，随着煤矿资源开采规模的逐渐增大以及布置大采宽工作面的发展趋势，造成了煤层顶底板围岩裂隙带规模的增大，致使矿井水害的危险程度增大，煤矿水害事故日益增多。生产实践表明，煤矿顶底板突水与围岩运动破坏和导水裂缝带密切相关，如果导水裂缝带连通上部老窑水、含水层等，往往会发生突水事故。金辛达煤业位于吕梁山南段东侧，山高沟深，地形复杂，森林、植被发育，最高点在井田北西部的山梁，标高 1 420.5 m，最低点位于西部西沟村河床，标高 1 182.0 m，相对高差 238.50 m，属中山区。井田内交通便利，地处山
2、西省西部，主采煤层为 2 号煤和 11 号煤。最近主要采掘区域为 201工作面，回采煤层为 2 号煤层。采掘区域上方存在山谷地形，2 号煤层回采过程中存在沟通顶板局部富水区域和地表水体的危险，下方 11 号煤层回采过程中有可能沟通上部 2 号煤层采空区积水并诱发2 号煤层导水裂隙发育进而沟通地表水体的危险。因此，掌握煤层开采上覆岩层导水裂隙发育规律是金辛达煤业矿井水害防治和保水开采的基础；掌握含水层及隔水层空间赋存结构、揭示导水裂隙发育规律是保障金辛达煤矿安全高效及绿色开采的重要金辛达煤业 201 工作面导水裂隙带的发育研究高刚刚（山西焦煤汾西矿业集团 金辛达煤业，山西 临汾 041000）摘
3、要：本文以金辛达煤矿 2 号煤层顶板水害防治为研究背景，考虑矿区地形地貌、煤层赋存特征及开采技术条件，分析煤层开采过程中含水层、隔水层空间赋存结构与地下水特征，明确矿井水害类型及基本特征；综合采用多种实测手段确定导水裂隙带的稳定高度和最大高度，分析导水裂隙带动态变化规律，指导煤矿安全生产。关键词：导水裂隙带；覆岩破坏；注水观测试验；钻孔电视监测中图分类号：TD74文献标识码：B文章编号：2095-5979（2023）05-0043-05Study on the development of water conduction fracturezone in No.201 face of Jinx
4、inda Coal IndustryGaoGanggang(Jinxinda Coal Industry Shanxi Coking Coal Fenxi Mining Group，Linfen 041000，China)Abstract：This paper took the prevention and control of roof water damage in No.2 coal seam of Jinxinda Mine as theresearch background.Considering the topography,coal seam occurrence charact
5、eristics and mining technical conditions ofthe mining area,the spatial occurrence structure and groundwater characteristics of aquifer and aquiclude in the process ofcoal seam mining were analyzed.The types and basic characteristics of mine water damage were clarified.A variety ofmeasurement methods
6、 were used to determine the stable height and maximum height of the water conduction fracture zone,and the dynamic change lawofthe water conduction fracture zone was analyzed toguide the safe production ofcoal mines.Key words：water conduction fracture zone;overlying strata failure;water injection ob
7、servation test;borehole TVmonitoring责任编辑：张彤DOI：10.19286/ki.cci.2023.05.011作者简介：高刚刚（1986），男，山西临汾人，工程师。引用格式：高刚刚.金辛达煤业 201 工作面导水裂隙带的发育研究J.煤炭与化工，2023，46（5）：43-47，52.地 测 与 水 害 防 治Coal and Chemical Industry煤 炭 与 化 工Coal and Chemical Industry第 46 卷 第 5 期2023 年 5 月Vol.46 No.5May 202343煤炭与化工2023 年第 5 期第 46 卷
8、如图 2 所示，冒落带随着煤层的回采受力不均，会掉落下不定形状的岩块，冒落带是煤层顶板最下方的岩层，贴合煤层工作面。随着掉落的岩石被不断压实，将慢慢形成新的顶板。冒落带的上方连接为裂隙带，组成裂隙带的岩石结构差异较大。在裂隙带的上层是弯曲下沉带，这一层岩体在自身重力的作用下产生弯曲变形但不再破裂。3201 工作面导水裂隙带发育高度研究目前，关于导水裂隙带高度的确定主要通过工程地质比拟、相似材料模拟试验、数值模拟、工程现场探测等方法确定。根据已知金辛达煤业地质资料，结合现场探测环境，201 工作面采用井下仰孔注水测漏法和钻孔电视观测法对其导水裂隙带发育高度进行探测。I-冒落带；II-裂隙带；II
9、I-弯曲下沉带；A-支承影响区；B-离层区；C-重新压实区图 2201 工作面覆岩裂隙区域划分示意Fig.2 Overlyingstrata fracture area divisionofNo.201 Face基础。2201 工作面导水裂隙带的发育2.1201 工作面回采现状金辛达煤业 201 回采工作面位于井田北部，地面相对位置是山脉和沟壑，工作面回采 1 886 m处地面为狼凹村。如图 1 所示，201 回采工作面走向长 2 403 m，倾向长 260 m，地面标高为+1 279+1 402 m。工作面对应地面整体地势中间高两边低。201 回采工作面东部为井田边界，与晋牛煤业毗邻；西部为
10、停采线，与 2 号辅运大巷毗邻，南部为原鑫沟煤矿 2108 进风顺槽与原鑫沟煤矿 2106 工作面采空区；北部为 202 回采工作面（未采）。根据 201 辅运、胶带顺槽、切眼掘进期间实际揭露情况可知，201 工作面煤层总厚 0.91.2 m，平均厚度 1.05 m，煤层倾角 03，起伏相对较缓。煤层顶底板具体情况见表 1。工作面回采到 2 167 m处（201 辅运顺槽）、回采到 2 224 m处（201 胶带顺槽）遇 S1 背斜轴，位于井田西北部，两翼基本对称，地层倾角 711，井田内延伸长度约 2.0 km，轴部出露地层为P2s1。工作面回采期间，会受褶曲构造的影响，回采起伏较大。201
11、 工作面断层带水是直接充水水源，对工作面回采有一定影响。2.2201 工作面采动覆岩裂隙演化规律水源、水量、导水通道是矿山突水问题中的 3个基本要素。金辛达煤业 201 工作面的水源和水量通过物探、钻探、地下水动态观测等水文地质勘探手段获取；对于工作面内除断层、陷落柱等地质构造类导水通道外，采动裂隙萌生、扩展、汇集能否形成导水通道是该工作面水害防治的关键，因此有必要探讨工作面采动的裂隙演化规律。图 1201 工作面采掘工程平面示意Fig.1 The plane ofminingand excavatingengineeringin No.201 face顶板名称老顶直接顶伪顶直接底老底201
12、工作面岩石名称细粒砂岩砂质泥岩、泥岩泥岩、煤线砂质泥岩、粉砂岩细粒砂岩厚度/m4.53.30.451.650.84.6610.5岩性特征（裂隙发育情况）为细粒砂岩，岩性较坚硬，厚层状，不易垮落，层位稳定，厚度变化不大，作为煤层的顶板整体较平整，但局部有凸凹不平现象。层理不明显，裂隙不发育，属半坚硬坚硬岩石，易于管理以深灰色砂质泥岩、泥岩为主，松软易冒落，稳定性较差，不易管理砂质泥岩、煤线为主，松软易冒落，稳定性较差，随采随落，不易管理根据（JX301 钻孔）资料：黑灰色，厚层状。含煤线。具不规则裂隙，大部未填充，少量黄铁矿充填。底部夹菱铁矿结核。松软灰色夹黑灰色，厚层状。夹薄层泥岩。长石、石英
13、为主，次圆状，分选中等。基底式胶结。中下部分选好表 1 煤层顶底板情况Table 1 The situation ofcoal seamroofand floorABCIIIIII442023 年第 5 期依据表 2 和图 5 可知，当孔深由 45 m 推进到46 m 时，注水漏失量由 11.5 L/min 突然下降到 5.2L/min，且孔深 46 m 后的钻孔注水漏失量无上升，由此将钻孔观测范围内的注水漏失量分为注水漏失量大的 I 阶段与漏失量小的 II 阶段。I 阶段孔深为 3345 m，垂高 28.1138.33 m，3.1井下仰孔注水侧漏法3.1.1方法介绍井下仰孔注水测漏法是在工作
14、面周围的巷道中向工作面内部斜上方打孔，使钻孔穿过裂隙带的一种方法，这种方法在导水断裂带观测中使用广泛，如图 3 所示。3.1.2现场实测方案设计201 工作面导水裂隙带高度观测设计 2 个钻孔，钻杆直径 63.5 mm，钻孔直径 110 mm。由于钻孔深度较大，为了防止钻孔塌陷破坏，每完成 1个钻孔后，随即进行注水观测，依次完成各钻孔的观测试验工作。通过经验公式计算，201 工作面导水裂隙带高度处于煤层顶部 43.47 m 处，再考虑一定的富余系数，设计的导水裂隙带观察孔与煤层垂距为 55 m。如图 4 所示，设计 2 个向工作面采空区方向的观测孔，钻孔仰角分别为 58.4和54.9，测试导水
15、裂隙带的最大高度。3.1.3数据采集及结果分析依照设计施工钻孔，通过分析各测孔校正后的结果数据，可确定最大导水裂隙带高度。（1）1 号钻孔裂隙带实测及分析。1 号孔的观测由下往上进行，即从钻孔深度 33 m至 53 m依次分段观测，观测到孔深 53 m 时停止，实测数据见表 2 和图 5。图 4201 工作面观测钻孔布置剖面示意Fig.4 The profile ofobservation borehole layout in No.201 face图 3井下仰孔注水测漏法示意Fig.3 The schematic ofunderground upward holewater injectio
16、n leak detection method表 2 1 号孔注水观测实验数据Table 2 The experimental data ofwater injection observation in No.1 hole地面钻孔基岩井下钻孔导水裂隙带冒落带弯曲下沉带裂隙带冒落带测试钻孔序号123456789101112131415161718192021仰角/（）58.458.458.458.458.458.458.458.458.458.458.458.458.458.458.458.458.458.458.458.458.4孔深/m333435363738394041424344454647484950515253垂高/m28.1128.9629.8130.6631.5132.3733.2234.0734.9235.7736.6237.4838.3339.1840.0340.8841.7342.5943.4444.2945.14高程静压/MPa0.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.1注水压力/M
