三下山擴區(qū)運輸巷位于礦井二采區(qū)西北部，開口位置位于7#皮帶機尾以西40米處，工作面沿主采2#煤層傾向布置，屬采區(qū)準(zhǔn)備巷道。地面相對位置為黃土覆蓋山梁，黃土覆蓋厚度290?70米。地面無任何建筑物及村莊。開采標(biāo)高1180?050m；根據(jù)地測資料分析開采最低標(biāo)高為1050米，高于本區(qū)域奧灰水位標(biāo)高755米，但為了防止水害事故發(fā)生，防患于未然，確保礦井安全生產(chǎn)，特制定以下防突水專項安全措施。
一、礦井區(qū)域水文地質(zhì)條件
（一）地表水
井田內(nèi)無大的河流，井田南部的北東-南西向展布的山梁形成了一條天然分水嶺，其南西側(cè)沖溝水匯集于鄉(xiāng)寧縣鄂河后向西注入黃河。北東側(cè)沖溝水匯入臺頭溝，向東至鄉(xiāng)寧縣光華鎮(zhèn)匯入豁都峪河，然后向南東出境至襄汾縣匯入汾河。
井田西部的馬泉、蒿地溝兩大溝均有泉水溢出，但流量很小，小于0.001L/s，遇暴雨時節(jié)溝內(nèi)可見時有洪水匯流，但數(shù)小時后即減弱為小細(xì)流。幾于后完全斷流。
由于天然分水嶺近礦區(qū)展布，其兩側(cè)山坡溝谷徑流距離短，基本上常年無水，均為季節(jié)性河流。
本區(qū)水系屬黃河流域汾河水系。
（二）主要含水層描述
礦區(qū)位于區(qū)域龍子祠巖溶泉域的補給區(qū)。
礦區(qū)主要含水層按成因及巖性可劃分為四類，現(xiàn)分述之:
1、奧陶系巖溶裂隙水含水巖組
奧灰水是影響煤系地層開采的主要含水層，位于本系組底部。據(jù)山西省第五地質(zhì)工程勘察院《鄉(xiāng)寧縣沙坪(吉縣)煤炭有限責(zé)任公司礦井水文地質(zhì)調(diào)查報告》，礦區(qū)周邊共施工奧灰水供水井3處，現(xiàn)分述之：
⑴ 該礦于2003年6月在臺頭鎮(zhèn)西北約2.5km處(及井田工業(yè)廣場附近)施工一深水井，井深750m，揭露奧灰?guī)r層474m，寒武系白云巖層50m，水位埋深230m，水位標(biāo)高1010m，出水量288m3/d。據(jù)該孔資料，巖溶裂隙較發(fā)育，富水性較強。
⑵臺頭鎮(zhèn)政府供水井，位于臺頭鎮(zhèn)東南，距本礦2000m，2004年建井，井深871.3m，井口高程1040m，水位埋深415m，水位標(biāo)高650m，涌水量 600m3/d ；
⑶ 麥積峪老坑口，距本礦500m，2001年建井，井深650.0m，井口高程1295m，水位埋深540m，水位標(biāo)高755m，涌水量 456m3/d ；
據(jù)區(qū)域巖溶水資料，礦區(qū)一帶巖溶水水位標(biāo)高推測750-780m之間，查區(qū)域地層資料，對應(yīng)的地層位置應(yīng)是奧陶系上馬家溝灰?guī)r地層（距本溪組底部290）。巖溶水標(biāo)高與麥積峪老坑口水井相近，且麥積峪老坑口水井在三個供水井中，離礦區(qū)中心地帶僅有1200m，距離礦區(qū)南界僅500m。與其它二個供水井相比，更具代表性，故此次核查計算采用麥積峪老坑口水井資料，此井中巖溶水水位標(biāo)高755m。
2、碎屑巖夾碳酸鹽巖裂隙溶隙含水巖組
含水層主要包括砂巖(K1)和三層灰?guī)r(K2、K3、K4)，為區(qū)內(nèi)主要含水層。
K2灰?guī)r為主要含水層，厚度8.16m左右，是9號煤層頂板直接充水含水層，巖溶裂隙不發(fā)育，據(jù)井田內(nèi)606號水文孔抽水試驗，用空壓機抽干，單位涌水量＜0.001L/s?qm，水位標(biāo)高1304.81m，故K2石灰?guī)r為極弱富水性巖層。K3石灰?guī)r厚6.25m，K4石灰?guī)r厚1.45m，巖溶裂隙均不發(fā)育，鉆孔沖洗液消耗量0.8-14.5m3/h，均為極弱富水性巖層。底部K1砂巖為細(xì)粒砂巖，裂隙不發(fā)育，為極弱富水性巖層。
3、碎屑巖類裂隙含水巖組
主要由K7、K8、K9、K10、K12及K13等砂巖組成，K8砂巖相對富水，為2號煤層的直接充水含水層，砂巖層厚3.93m，裂隙較發(fā)育，據(jù)606號孔抽水試驗，水位標(biāo)高為1397.73m，單位涌水量＜0.001L/s?qm，屬極弱含水層。
4、第四系砂礫石層孔隙含水層
區(qū)內(nèi)黃土層一般為透水層，不含水，分布于山頂及山坡。砂礫石層接受大氣降水和地表水補給，分布于山區(qū)現(xiàn)代河谷下部，涌水量一般介于0.001?.05L/s.m之間，僅可充做一般生活用水水源。
（三）井田主要隔水層
主要由本溪組鋁質(zhì)泥巖、泥巖及K1石英砂巖組成，隔水層全厚約76m左右，隔水性能良好，構(gòu)成奧灰含水層的直接頂板。切斷了奧灰水與煤系地層含水層之間的水力聯(lián)系。
各標(biāo)志層沉積穩(wěn)定，其間所夾的泥巖、頁巖層致密，沉積穩(wěn)定，構(gòu)造裂隙不發(fā)育，構(gòu)成各含水層間良好的隔水層。受其控制煤系地層間含水層均為層狀產(chǎn)出。
（四）構(gòu)造對水文地質(zhì)條件的影響
井田內(nèi)總體為一單斜構(gòu)造，局部發(fā)育有向、背斜構(gòu)造，井田北部發(fā)育有F1、F2兩條落差較小的斷層，均為地表調(diào)查及井巷開拓揭露，據(jù)本礦開采2號煤層井下調(diào)查，斷層帶無導(dǎo)水現(xiàn)象，故構(gòu)造對煤層開采影響不大較小。
（五）地下水補、逕、排條件
井田內(nèi)地下水主要為石炭系上統(tǒng)太原組砂巖裂隙含水巖組、灰?guī)r巖浴水含水巖組及奧陶系灰?guī)r巖溶水含水巖組，井田處于地下水補給區(qū)。逕流方式多由巖層傾向方向流動，排泄方式一是于地形低凹處以泉的形式排泄，另一方面由人工開采形式排泄。
綜上所述，井田內(nèi)2、3號煤層西部區(qū)賦存在區(qū)域侵蝕基準(zhǔn)面之下，但礦區(qū)批采標(biāo)高849.99m，高于奧灰水水位755m，區(qū)內(nèi)以大氣降水為礦井充水的主要來源，坡陡、溝多，大氣降水大部分迅速排出區(qū)內(nèi)，井田總體為傾向北西的單斜構(gòu)造，不利于地下水的聚積，不排除局部聚水構(gòu)造存在。本礦現(xiàn)開采2號煤層，礦井充水主要來自井硐及煤層頂板之上含水層，2、3號煤層西北方向底板最低標(biāo)高低于奧灰水水位，但不在批采范圍，故礦區(qū)內(nèi)開采2、3號煤層現(xiàn)階段礦井水文地質(zhì)仍屬以裂隙充水為主、水文地質(zhì)條件簡單類型?？傮w分析，礦井突水事故對采掘影響不大。
二、目的和要求
1、目的：為了解決奧灰水對三水平下山采區(qū)的施工威脅，對該區(qū)進行水文地質(zhì)調(diào)查與研究，獲得相關(guān)技術(shù)參數(shù)，為科學(xué)的指導(dǎo)該區(qū)安全生產(chǎn)提供依據(jù)，防止該區(qū)域的奧灰水突然涌出造成水患。
2、要求：按照《煤礦安全規(guī)程》、《礦井水文地質(zhì)規(guī)程》、《礦井防治水條例》及公司文件要求進行編制。
三、突水因素分析
采掘過程中，造成底板突水的因素是多方面的，是多種因素綜合作用的結(jié)果．根據(jù)現(xiàn)場實際觀測及有關(guān)理論分析，認(rèn)為影響底板突水的因素主要有以下幾個方面．
1.礦壓
采礦過程中的礦山壓力，對工作面底板具有嚴(yán)重的破壞作用，產(chǎn)生新裂隙，并“活化”原有斷裂，導(dǎo)致底板突水．
隨著采煤工作面的推進，底板任一斷面總是經(jīng)歷超前支撐壓力壓縮破壞、采后懸頂卸壓膨脹破壞、采空區(qū)周邊剪切破壞、最后頂板冒落壓實的再受壓過程．其中采空區(qū)卸壓膨脹及其周邊剪切對底板破壞最嚴(yán)重，產(chǎn)生的裂隙最多．
礦壓對底板的破壞程度是不一樣的．根據(jù)現(xiàn)場觀測，工作面初壓及周期來壓時頂板懸頂面積最大，工作面周圍煤體的支撐壓力及煤壁處的剪切力達(dá)到最大值，煤層底板最易造成破壞，底板最易突水。礦壓對底板的破壞作用與工作面頂板巖性有關(guān)．工作面頂板巖層越不易冒落，礦壓對底板的破壞作用越明顯，工作面越易出水．礦壓的破壞作用不顯著，與底板出水不明顯．所以對頂板不易冒落的工作面要及時采取措施，減少礦壓的破壞作用．
2.斷裂
斷裂構(gòu)造是突水的主要因素之一，綜合分析其作用主要有：
(1)斷裂構(gòu)造的存在破壞了底板完整性，降低了底板的強度．
(2)斷層上下兩盤錯動的結(jié)果，縮短了煤層與含水層的距離，甚至使煤層與含水層直接對口．
(3)斷裂帶破碎、軟弱，易形成導(dǎo)水通道．
(4)斷層帶充水成為充水帶，更使水文地質(zhì)條件復(fù)雜化．
一般情況下，在斷層交叉復(fù)合部位、尖滅端、拐彎處、向斜軸部、轉(zhuǎn)折端及隱伏裂隙存在的工作面因應(yīng)力集中，易造成底板破壞突水，是預(yù)防的重點．
3.隔水層
隔水層對突水起阻擋作用，其阻水能力是由其厚度、巖性組合及力學(xué)強度決定的．厚度越大，越不易出水．其巖性組合及力學(xué)強度是控制底板巖層受采動影響的重要因素．當(dāng)煤層底板巖層軟硬相間時，不易形成裂隙；當(dāng)?shù)装鍘r層自近(煤層)而遠(yuǎn)，強度由弱到強時，巖層間易形成采動裂隙。煤層到底板含水層之間的距離由采礦破壞深度、有效隔水層厚度及導(dǎo)高三部分組成(導(dǎo)高是承壓水沿煤層底板導(dǎo)水裂隙上升的高度)．起阻水作用的主要是有效隔水層厚度．如果礦壓對底板破壞深度大，導(dǎo)高又大，則有效隔水層厚度相對減小，工作面底板就容易出水．因而我們只有采取防治水措施，減少礦壓對底板的破壞深度，減小導(dǎo)高，才能增加有效隔水層厚度，預(yù)防出水。
4.含水層
含水層的富水性及水壓對工作面底板突水具有重要作用。含水層的富水性是突水大小的物質(zhì)基礎(chǔ)，它決定著突水后水害的規(guī)模及對礦井的威脅程度．富水性與其巖溶裂隙發(fā)育程度、逕流條件、構(gòu)造發(fā)育情況及埋藏深度等因素有關(guān)。
含水層的水壓是工作面底板突水的動力，表現(xiàn)為靜水壓力及動水壓力兩種形式．未突水前表現(xiàn)為靜水壓力，靜水壓力對隔水層裂隙具有頂劈擴大作用，水壓愈高，作用愈顯著；出水后承壓水頭降低，含水層的水位能轉(zhuǎn)化為動能，這是以動水壓力為主．其作用主要表現(xiàn)在出水后，裂隙被沖刷擴大，充填物質(zhì)不斷被帶走，通道越來越暢通，出水量越來越大。
綜上所述，造成工作面底板突水的因素很多，但概括起來主要有礦壓、斷裂、隔水層、含水層4個方面．針對以上突水因素，因地制宜，采取相應(yīng)的防治水措施，就能有效地預(yù)防出水．
五、 工作面底板突水防治
根據(jù)以上分析，結(jié)合礦區(qū)實際，我們認(rèn)為搞好底板突水防治主要從以下幾個方面入手．
1.采取措施，減少礦壓對底板的破壞作用
縮短工作面斜長．工作面斜長對底板的影響，實際上是礦壓對底板的破壞深度問題．工作面斜長越大，壓力越大，底板采動破壞深度增加，工作面底板越易出水．據(jù)有關(guān)資料推導(dǎo)，工作面斜長與底板破壞深度可用如下關(guān)系式表示
H=0.5L0.7
式中： H??采礦破壞深度，m； L??工作面斜長，m．
根據(jù)我煤礦工作面斜長與突水關(guān)系，我們認(rèn)為在不影響產(chǎn)量、回收率等問題的基礎(chǔ)上，受徐灰、奧灰水威脅的工作面斜長應(yīng)不超過500 m．
2. 注漿改造是預(yù)防工作面突水的有效措施
該技術(shù)通過地面注漿站集中造漿、注漿，井下施工注漿孔向介于煤層和奧灰強含水層之間的薄層灰?guī)r(即徐灰)注漿，是預(yù)防突水的綜合防治水技術(shù)，注漿改造作用及特點表現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)改變了含水層的富水性．在注漿壓力作用下，漿液沿裂隙擴散、沉析、結(jié)石，使奧灰?guī)r溶裂隙基本上為粘土水泥漿充填，富水性大大減弱，甚至不含水．
(2)切斷奧灰與徐灰的補給通道．注漿過程中，在注漿壓力作用下，漿液沿徐灰與奧灰的聯(lián)系通道向下擴散、沉析、縮小或堵塞通道斷面，減少或切斷了奧灰對徐灰的補給通道．
(3)加固了底板隔水層，提高其強度．
(4)注漿改造可消除導(dǎo)高，增加有效隔水層厚度．通過注漿改造，漿液能有效地充填含水層至隔水層的導(dǎo)水裂隙，消除導(dǎo)高，使原來含水、導(dǎo)水的裂隙帶變成純隔水層，增加了有效隔水層厚度，對預(yù)防出水極為有利．
3.預(yù)防斷裂出水
根據(jù)前面分析，斷裂是造成工作面底板突水的主要因素之一．“逢突必斷”已成為人們的共識．預(yù)防斷裂出水是礦井防治水工作的主要內(nèi)容之一．具體內(nèi)容包括以下幾個方面：
(1)全面分析區(qū)域構(gòu)造特征，研究斷裂展布規(guī)律．根據(jù)每個面的巷道揭露情況及鉆探資料，查明工作面斷裂分布情況，為預(yù)防斷裂出水提供依據(jù)．
(2)按規(guī)定留設(shè)斷層煤柱，特別對于可能導(dǎo)水?dāng)鄬樱瑒t需按規(guī)定留足防水煤柱．
(3)分析斷裂性質(zhì)及力學(xué)特點，屬于張性導(dǎo)水?dāng)嗔眩谙锏来┻^前，要按規(guī)定提前探查并進行注漿加固，達(dá)到預(yù)期效果．否則不能直接揭露．
(4)對斷層交叉點、尖滅端、褶曲軸部等構(gòu)造發(fā)育地段要重點加固防治，預(yù)防工作面在回采過程中出水．
(5)巷道穿過斷層帶時，要加強支護，以防滯后出水．
(6)認(rèn)真研究滑動構(gòu)造特點，滑動構(gòu)造易形成“層狀”充水帶，對底板威脅面大．要及時分析資料，對滑動構(gòu)造明顯的地段要重點防治．
4.疏水降壓
水壓是造成工作面出水的重要因素，通過疏水降壓可以降低水頭壓力，減少水壓對底板的“頂劈”作用，預(yù)防出水．
四、探放水鉆孔設(shè)計
一、探水線、鉆孔深度、孔徑
為了落實好“預(yù)測預(yù)報，有掘必探，先探后掘、先治后采”的原則，確保安全掘進，確定工作面迎頭為探水線，首先采用高分辨電法儀進行超前探測，探測深度不小于90米，根據(jù)每次探測結(jié)果分析確定重點防治區(qū)域，同時利用鉆探進行驗證，驗證無異常時鉆孔孔深60米，鉆孔超前距30米，幫距為20米，每打一次鉆可向前掘進30米。防治水設(shè)備采用高分辨電法儀進行超前探測，推斷重點防治水區(qū)域。探水采用ZYJ-380/210架柱式回轉(zhuǎn)鉆機，鉆桿Φ=79?L，孔徑為79mm。
二、鉆孔數(shù)目及布置方案
結(jié)合高分辨電法儀超前探測和三下山擴區(qū)運輸巷掘進情況分析 ，掘進中每組探水鉆進3個探眼。呈左1、中1、右1扇形布置，探眼距煤層底板1米處水平鉆進，探眼鉆孔依次為角度依次為為0-20度。根據(jù)電法儀電測結(jié)果，特殊情況時進行加密布置探眼。
五、安全措施
1、探水工作必須嚴(yán)格執(zhí)行 “有掘必探，先探后掘”的原則。技術(shù)人員要根據(jù)礦圖資料進行水情預(yù)測預(yù)報和充水條件分析。提出合理有效建議，并且報調(diào)度室及有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)審批。
2、掘進工作面在開工前要備好堵水材料，存放在掘進頭碼放整齊，并且必須配備一臺完好的探水鉆和一臺多級泵，保證排水管路暢通。
3、為了確切掌握探眼的覆蓋面積符合要求，探水工作每班由生產(chǎn)技術(shù)科派技術(shù)員現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)，班長負(fù)責(zé)落實，安全員、瓦檢員負(fù)責(zé)監(jiān)督。
4、每次探水前瓦斯員必須先檢查瓦斯和通風(fēng)情況，安全員檢查頂板和煤幫，技術(shù)員標(biāo)定探眼位置，確認(rèn)一切正常后報當(dāng)班班長。
5、當(dāng)班班長接到技術(shù)員、安全員和瓦檢員通知后，再認(rèn)真檢查巷道行人是否暢通、排水設(shè)備及系統(tǒng)是否可靠，確認(rèn)一切正常后電話匯報調(diào)度室，經(jīng)調(diào)度室同意后方可開始探水工作。
6、探水人員在探水過程中要嚴(yán)格執(zhí)行探放水操作規(guī)程。
7、探水鉆進必須有一名跟班領(lǐng)導(dǎo)監(jiān)督執(zhí)行，遇到問題及時處理。
8、每次探水完畢后，當(dāng)班技術(shù)員必須將探水情況及時匯報礦調(diào)度室和探水隊隊長，同時將探水鉆孔布置圖交探水隊備案存檔，探眼由驗收員驗收合格后方能進行掘進。
9、巷道掘進到允許掘進位置時必須停止掘進，進行探水，安全員要及時向調(diào)度室和安全科匯報探眼深度和當(dāng)班掘進進尺，并認(rèn)真填寫探水記錄牌板。調(diào)度室和安全科要對匯報清況記錄備案。
10.探水鉆進時發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、片幫、來壓或者鉆眼中水壓、水量突然增大和頂鉆等透水征兆時，應(yīng)當(dāng)立即停止鉆進，嚴(yán)禁拔出鉆桿。由跟班領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)向調(diào)度室匯報，調(diào)度室召集有關(guān)科室及主管領(lǐng)導(dǎo)進行分析并制定方案。
11、安全員、瓦檢員要隨時檢查探眼，隨工作面前掘探眼暴露在巷道煤幫時，無異常情況要及時采用水泥、砂漿進行封堵，以防有毒有害氣體涌出。
12、所有作業(yè)人員包括隊長、安全員、瓦檢員都必須現(xiàn)場交接班，并將當(dāng)班存在問題及處理結(jié)果記錄在交班記錄本上。
13、安全員當(dāng)班隊長在交接班時必須把當(dāng)班掘進長度、剩余掘進長度交接清楚，以保證安全距離不小于30米。
14、在探水點附近要安設(shè)電話和報警裝置，遇到水情及時向調(diào)度室匯報。
15、在探水施工中，遇到含水層、斷層、陷落柱和積水區(qū)之前，應(yīng)停止鉆進，安好防水閘門后再繼續(xù)鉆進。
16、及時清理好巷道，保證安全撤離路線暢通無阻。
17、根據(jù)工作面探水情況，探水鉆孔可兼作放水孔。如探至水量較大或有其他水體時要編制放水措施，進行放水作業(yè)。
18、施工地點避災(zāi)路線：三下山擴區(qū)運輸巷→西大巷進風(fēng)巷→副平硐運輸大巷→地面
2011年3月
