劉祥強(qiáng)，唐 林

(安徽省煤田地質(zhì)局水文勘探隊(duì)，安徽 宿州 234000)

綜采工作面回采后可以將上覆巖層分為：跨落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶，前兩帶統(tǒng)稱為導(dǎo)水裂隙帶。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度的研究成果很多，對(duì)于防治煤礦頂板水害、提高煤層開采上限以及解放部分煤炭資源起到重要作用。對(duì)錢營(yíng)孜煤礦E3213里段工作面上方地表施工鉆孔進(jìn)行上部覆巖破壞高度觀測(cè)并進(jìn)行有關(guān)測(cè)試工作，探明3-2煤層開采后上覆巖層內(nèi)裂隙帶與垮落帶的發(fā)育高度，以便正確指導(dǎo)開采上限的合理確定和保證礦井的安全合理開采，本次研究根據(jù)錢營(yíng)孜煤礦E3213里段工作面開采地質(zhì)條件，為錢營(yíng)孜煤礦頂板水害防治工作和其提高回采上限提供可靠技術(shù)依據(jù)。

1 工程概況

錢營(yíng)孜煤礦E3213里段工作面為東一采區(qū)E3213工作面里段，錢營(yíng)孜煤礦E3213外段工作面已于2015年12月28日回采完畢。E3213工作面機(jī)巷方位角206°，長(zhǎng)1 154 m，底板標(biāo)高-475.1～-225 m；風(fēng)巷方位角206°，長(zhǎng)1 132 m，底板標(biāo)高-480.3～-266 m；切眼方位角116°，長(zhǎng)301 m,底板標(biāo)高-266～-225 m。工作面內(nèi)32煤層平均傾角約3°～35°，走向300～320°，傾向40°～60°。

工程控制情況：工作面附近共有4條勘探(34線、32線、30線、29-30線)；主要有10個(gè)鉆孔(34-6、34B2、32B2、32B3、31B1、80-4、DB1、30B4、水5、30B3)控制，其中31B1位于工作面內(nèi)、32B2位于E3213里段機(jī)巷內(nèi)(掘進(jìn)期間已揭露，無異常)，其余分布在工作面之外。

井上下對(duì)照：工作面上方為平原地形，地面標(biāo)高23 m左右。地面主要為農(nóng)田，還有密如蛛網(wǎng)的灌溉溝渠；澮河及其支流陳溝從工作面上方穿過，水面最大寬度30 m左右；工作面上方村莊較少，僅切眼上方有李寨一個(gè)自然村，工作面周邊有小王家、東坪集、王家、劉莊四個(gè)自然村，其中李寨和東坪集已搬遷，王家和劉莊已拆除，小王家人口已核定 。

2 施工方法和步驟

E3213-L1孔先用φ110 mm無芯鉆頭鉆進(jìn)至三隔層位139.90 m，再用φ110 mm取芯鉆頭鉆進(jìn)至204.33 m后測(cè)井，然后用φ191 mm擴(kuò)孔器擴(kuò)孔至200.00 m，下φ168 mm套管，同時(shí)井壁與管外用425#水泥封閉，并進(jìn)行了止水檢查，止水合格后繼續(xù)鉆進(jìn)至終孔，在基巖鉆進(jìn)的同時(shí)做好簡(jiǎn)易水文觀測(cè)和RQD觀測(cè)工作，取芯鉆頭鉆進(jìn)至目的層后進(jìn)行測(cè)井、井下電視。

E3213-L2孔先用φ110 mm無芯鉆頭鉆進(jìn)至三隔層位139.71 m，再用φ110 mm取芯鉆頭鉆進(jìn)至210.21 m后測(cè)井，然后用φ191 mm擴(kuò)孔器擴(kuò)孔至205.00 m，下φ168 mm套管，同時(shí)井壁與管外用425#水泥封閉，并進(jìn)行了止水檢查，止水合格后繼續(xù)鉆進(jìn)至終孔，在基巖鉆進(jìn)的同時(shí)做好簡(jiǎn)易水文觀測(cè)和RQD觀測(cè)工作，取芯鉆頭鉆進(jìn)至目的層后進(jìn)行測(cè)井、井下電視。

3 野外地質(zhì)工作

本工程的野外地質(zhì)工作，除常規(guī)的巖石分層鑒定以外，還進(jìn)行其他工程地質(zhì)和水文地質(zhì)工作。

(1)巖芯鑒定描述：地質(zhì)員依據(jù)“鉆孔巖芯鑒定規(guī)定”及時(shí)作好巖芯的鑒定工作，詳細(xì)描述巖石的風(fēng)化程度、節(jié)理、層理的發(fā)育程度和特征，劃出破碎帶。巖芯按先后次序編號(hào)、拍照，最后裝箱保存。

(2)進(jìn)行工程地質(zhì)編錄，描述巖芯的完整程度，逐層統(tǒng)計(jì)RQD值。

(3)采集、包裝、送驗(yàn)各類測(cè)試樣品。

(4)按規(guī)定進(jìn)行了基巖段泥漿消耗量觀測(cè)。

(5)測(cè)井

使用數(shù)字測(cè)井儀，對(duì)錢營(yíng)孜煤礦E3213里段工作面“兩帶”孔進(jìn)行了常規(guī)測(cè)井、聲速測(cè)井、測(cè)斜、彩色鉆孔電視等方式對(duì)鉆孔進(jìn)行測(cè)井。E3213-L1孔完成數(shù)字測(cè)井200.75 m，聲速測(cè)井200.75 m，測(cè)斜287.20 m，彩色鉆孔電視287.20 m。E3213-L2孔完成數(shù)字測(cè)井206 m，聲速測(cè)井206 m，測(cè)斜299.70 m，彩色鉆孔電視290.50 m。用SJ-2型全景式井下電視數(shù)字采集器對(duì)鉆孔進(jìn)行彩色鉆孔電視進(jìn)行數(shù)字視頻采集，E3213-L1孔彩色鉆孔電視做到孔深287.20 m，E3213-L2孔彩色鉆孔電視做到孔深290.50 m，彩色鉆孔電視效果清晰，達(dá)到預(yù)計(jì)要求。

4 兩帶高度的分析

4.1 E3213-L1孔高度的確定

從鉆孔的巖性、巖芯采取率、簡(jiǎn)易水文、彩色鉆孔電視等現(xiàn)象綜合判斷，鉆探施工清水鉆進(jìn)，178.83～242.92 m泥漿消耗量在0～0.35 m3/h之間；242.92～243.30 m泥漿消耗量為11.55 m3/h；之后全漏，大于水泵流量，消耗量很大，且孔內(nèi)水位從22.16 m下降到50.30 m，下降較大。

基巖段巖芯垂直裂隙并不多見，但整體巖芯破碎，基巖段平均采取率76.8%，底部采取率較低，整體RQD較低， 243～245 m巖芯原生縱向裂隙寬帶加大，橫向出現(xiàn)縫隙。由于下部地層以泥巖為主，且孔底采空區(qū)塌實(shí)，故無吸風(fēng)現(xiàn)象。

從鉆孔的巖性特征觀察以及彩色鉆孔電視成果綜合確定導(dǎo)水裂隙帶頂點(diǎn)位置為244.90 m，從簡(jiǎn)易水文觀測(cè)判斷導(dǎo)水裂隙帶頂點(diǎn)位置深度為243.30，綜合巖芯特征與水文特征以及井下彩色電視成果綜合確定，判斷導(dǎo)水裂隙帶頂點(diǎn)深度為243.30 m，該處揭露 32煤頂板深度288.28 m、采高3.6 m,裂隙帶厚度為44.98 m，裂高比為12.49 。導(dǎo)水裂隙帶主要巖性為泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖。

現(xiàn)場(chǎng)施工過程中在276～278 m進(jìn)尺較快，從鉆孔的巖性特征觀察以及彩色鉆孔電視成果綜合確定垮落帶頂點(diǎn)位置為276.30 m，該處揭露 32煤頂板深度288.28 m、采高3.6 m,垮落帶厚度為11.98 m， 垮采比為3.33 ?？迓淞严稁е饕獛r性為泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖，見表1。

表1 E3213-L1孔兩帶成果表

圖1 E3213-L1孔中裂隙帶和垮落帶的井下電視圖

圖1所示為E3213-L1孔中井下電視圖所拍攝的裂隙帶和垮落帶位置孔壁的形態(tài)，更能直觀的看出裂隙帶和垮落帶的孔壁破壞形態(tài)。

4.2 E3213-L2孔高度的確定

從鉆孔的巖性、巖芯采取率、簡(jiǎn)易水文、孔內(nèi)電視等現(xiàn)象綜合判斷，鉆探施工清水鉆進(jìn)，176.63～258.32 m泥漿消耗量在0～0.56 m3/h之間；258.32～261.20 m泥漿消耗量在1.40～2.80 m3/h之間；261.20～262.22 m泥漿消耗量為11.20 m3/h；之后全漏，大于水泵流量，消耗量全漏，且孔內(nèi)水位從25.13 m下降到52.33 m，下降較大。

基巖段巖芯垂直裂隙并不多見，但整體巖芯破碎，基巖段平均采取率75%，底部采取率較低，整體RQD較低， 258～260 m巖芯原生縱向裂隙寬帶加大，橫向出現(xiàn)縫隙。由于下部地層以泥巖為主，且孔底采空區(qū)塌實(shí)，故無吸風(fēng)現(xiàn)象。

從鉆孔的巖性特征觀察以及彩色鉆孔電視成果綜合確定導(dǎo)水裂隙帶頂點(diǎn)位置為258.70，從簡(jiǎn)易水文觀測(cè)判斷導(dǎo)水裂隙帶頂點(diǎn)位置深度為258.32 m，綜合巖芯特征與水文特征以及井下彩色電視成果綜合確定，判斷導(dǎo)水裂隙帶頂點(diǎn)深度為258.32 m，該處揭露 32煤頂板深度288.28 m、采高3.6 m,裂隙帶厚度為40.86 m，裂高比為11.35 。導(dǎo)水裂隙帶主要巖性為泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖。

圖2 E3213-L2孔中裂隙帶和垮落帶的井下電視圖

現(xiàn)場(chǎng)施工過程中在288～290 m進(jìn)尺較快，從鉆孔的巖性特征觀察以及彩色鉆孔電視成果綜合確定垮落帶頂點(diǎn)位置為288.50 m，該處揭露 32煤頂板深度299.18 m、采高3.6 m,垮落帶厚度為10.68 m， 垮采比為2.97 ?？迓淞严稁е饕獛r性為泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖，見表2。

圖2所示為E3213-L2孔中井下電視圖所拍攝的裂隙帶和垮落帶位置孔壁的形態(tài)，更能直觀的看出裂隙帶和垮落帶的孔壁破壞形態(tài)。

表2 E3213-L2孔兩帶成果表

表3 兩帶孔綜合成果表

4.3 兩帶孔綜合分析

通過施工的E3213-L1孔與E3213-L2孔兩個(gè)鉆孔，用鉆孔巖心觀測(cè)、沖洗液消耗量、井下電視觀察、測(cè)井曲線形態(tài)等綜合指標(biāo)判斷裂隙帶與跨落帶的發(fā)育位置，換算其發(fā)育高度，取得較好效果。通過E3213-L1孔與E3213-L2孔所得成果數(shù)據(jù)，綜合對(duì)比所得該采區(qū)工作面的裂隙帶厚度40.86～44.98 m, 裂高比11.35～12.49?？迓鋷Ш穸?0.68～11.98 m, 垮采比2.97～3.33，見表3。

5 結(jié)語

通過對(duì)錢營(yíng)孜煤礦E3213里段工作面上方地面布置施工的兩個(gè)鉆孔進(jìn)行覆巖破壞高度觀測(cè)并進(jìn)行有關(guān)測(cè)試工作，探明該礦E3213里段工作面3-2煤層開采后其上覆巖層內(nèi)垮落帶和裂隙帶的發(fā)育高度以及其裂高比和垮采比的數(shù)據(jù)，通過該項(xiàng)目得出的結(jié)論數(shù)據(jù)在以后的工作中用于指導(dǎo)該礦E3213里段工作面開采上限的合理確定和保證礦井的安全合理開采，為其提高回采上限提供可靠技術(shù)依據(jù)。