近年来黄陇煤田多个矿井出现顶板水害事故，给矿井造成严重经济损失和安全威胁。随着矿井不断地回采，采空区面积增大，顶板水害对矿井安全生产威胁也日趋严峻。许家林利用关键层理论[1]，研究了采空区顶板导水裂隙的发育高度。吴立新、高延法[2-8]等学者对顶板离层的形成机理和发育规律做了大量的研究。刘志新、于景邨[9-10]等学者利用工作面煤层顶板岩层断层和裂隙等地质构造发育时，会打破地层电性在纵向和横向上的变化规律，当断层和裂隙含水时，与围岩导电性差异更大的这一规律，利用矿井瞬变电磁法对矿井顶板富水异常区域进行了预测，取得了不错的效果。为此，充分运用关键层理论及顶板离层形成机理，采用物探与钻探相结合的综合探测方法，针对不同的顶板水害类型采取相对应井上下钻孔疏排的防治水方法，来消除工作面回采期间的水害隐患。

1 工作面概况

1307工作面是郭家河煤矿一盘区第6个回采工作面，其采用走向长壁后退式采煤方法，综合机械化放顶煤采煤工艺，全部垮落法管理顶板。工作面走向长度1 387 m，可采长度1 227 m，倾向长度235 m，可采面积为2.883 45×105m2。所在区域地层由老至新依次有：三叠系上统铜川组（T2t），侏罗系下统富县组（J1f）、中统延安组（J2y）、直罗组（J2z）、安定组（J2a），白垩系下统宜君组（K1y）、洛河组（K1l）、华池组（K1h），新近系（N）及第四系更新统（Q2+3）、全新统（Q4）。1307工作面开采侏罗系延安组3#煤，煤层厚度为7.0～17.7 m，平均14.3 m，煤层角度0°～23°，煤层底板起伏变化较大，沿走向方向有2条背斜、2条向斜、1条断层，地质构造中等。

本矿已开采的5个工作面中的3个工作面共发生过4次突水事故，2013年8月24日，1303工作面回采至距切眼570 m处时，发生突水事故，突水量为29 800 m3，大面积来压位置为距切眼550～600 m。2014年9月7日，1304工作面回采至距切眼405 m处时，发生突水事故，突水量为5 300 m3，大面积来压位置为距切眼440～480 m。2016年1月12日，1306工作面回采至距切眼1 008 m处时，发生突水事故，突水量为46 000 m3，大面积来压位置为距切眼990～1 080 m。2016年5月13日，1306工作面回采至距切眼1 495 m处时，发生突水事故，突水量为290 000 m3，大面积来压位置为距切眼1 495 m。结合矿压观测资料分析可知，4次突水位置均位于大周期来压范围内且大周期来压步距为110～120 m。对矿井安全已经构成了严重威胁。

2 水害来源

为确保采取有效的防治水措施，必须查清1307工作面的水害来源，通过对1307工作面的水文地质报告分析可知，1307工作面主要充水水源为煤层及顶板砂岩水、洛河组砂岩水，主要充水通道为覆岩破坏后形成的导水断裂带，除此之外，水文地质条件还受地质构造及相邻1305采空区影响，较复杂。

2.1 含水层

1307工作面直接充水含水层为直罗组砂岩裂隙含水层及延安组煤层及其顶板砂岩裂隙含水层，平均厚度103.15 m，单位涌水量为0.001 252～0.060 3 L/（s·m），渗透系数0.003 38～0.023 81 m/d，属富水性不均一的弱～极弱含水层，裂隙不甚发育，导水性差，补给微弱，迳流滞缓，故对回采的影响是可控的。1307工作面主要含水层为洛河组砂岩孔隙裂隙含水层，距离3煤顶板284 m，单位涌水量0.106 136～0.690 476 L/（s·m），渗透系数0.111 583～0.884 691 m/d，属富水性不均一的弱～中等含水层。当工作面回采至顶板大来压位置时，如果推进速度较慢或支架初撑力不足，导水裂缝带有可能在短时间内发育到洛河组下部，洛河水沿导水裂隙进入工作面，给矿井安全带来较大影响。

2.2 离层水

3.1.1 富水异常区的探放

在实际地震过程中出现柱端混凝土压碎，钢筋屈服，产生柱端塑性铰，这是由于在进行抗震设计时楼板对框架梁的加强并没有考虑充分[2].因此，在建模时增设钢筋混凝土楼板，楼板根据构造配筋.因为楼板的厚度较薄，选用壳单元，壳单元材料选用ABAQUS塑性损伤本构关系，混凝土强度等级为C30，混凝土的损伤因子采用能量等效原理计算[3].混凝土塑性损伤本构模型参数取值如表1所示.

[6][51] Michalopoulos. S, Papaioannou. E, “Pre-colonial Ethnic Institutions and Contemporary African Development”, Econometrica, Vol. 81, No. 1 (2013), pp. 113-152.

2.3 相邻采空区积水

通过对主要的水害来源进行分析并结合以往工作面出水规律，预计1307工作面有可能出现2次较大的涌水，预计回采到248 m时会出现1次涌水，回采到709 m时会出现第2次涌水，总的涌水量约为159 525 m3。工作面发生突水时涌水量一般为200～300 m3/h，瞬时最大涌水量约 1 200 m3/h。

本矿一盘区采用下行式开采，1305工作面与1307工作面相邻，位于1307工作面上部，于2015年5月回采完毕，回采期间未发生过顶板突水事故，采空区和开采后形成的离层空间中极有可能存在大量积水，受采动影响有可能进入1305采空区，因此1305采空区积水会对1307工作面开采构成直接威胁，故必须采取相对应的措施，解除水害威胁。

2.4 断层影响

断层破碎带往往即是储水空间又是导水通道，其本身可引发突水水害，也可使老空积水、煤层顶板含水层等发生水力联系而引起突水水害。综放开采引起的顶板导水断裂带高度增加、范围扩大，以及底板岩体裂隙，会造成断层破碎带及其附近岩石力学强度降低，渗透性及导水性增强，使得这些原本导水性弱的断层破碎带发生活化而转化为导水断层，从而发生矿井突水水害。

根据三维地震勘探资料及生产过程中的实际揭露情况来看，郭家河井田为缓倾斜煤层，呈波状起伏，在宽缓的褶曲上发育一系列的正断层，1307工作面中 DF12正断层，落差约5 m，向工作面内延伸约80 m，造成80 m全岩巷道，对掘进和回采造成较大影响，回采过程中如果顶板管理不到位加上矿压、构造等因素的叠加有可能造成断层活化引发顶板突水事故，因此断层对回采威胁较大。

为消除离层水对工作面安全回采的威胁，在1307工作面回采前对1305工作面宜君组以下地层可能存在的离层积水进行探查并疏放至1305采空区，防止离层水受采动影响涌入1307工作面，同时对1305采空区积水进行探放，以便于1307工作面发生突水时能够迅速判定水源。在1307工作面回采过程中对1307工作面宜君组以下地层可能存在的离层积水进行探查并疏放至1307采空区，采用地面瞬变电磁法对宜君组以下地层可能存在的离层积水进行勘探，1307工作面回采前在1305工作面中部施工1个钻孔，终孔位置进入垮落带。为防止离层水受采动影响涌入1307工作面，在距停采线124、129 m处，施工2个长为30 m的钻孔对1305采空区积水进行疏放。在距切眼229、709 m处施工大口径（φ215 mm）地面导流孔，终孔位置为3煤顶板以上60 m。并在回采前采集孔内的背景值，回采中根据孔内水位变化情况选择合适的透孔时间对离层水进行疏放，疏放完后再进行“两带”观测，最后对洛河组以下地层进行封闭留作洛河组地下水长观孔，达到一孔多用的目的。通过在切眼以东148 m处施工1个洛河组地下水长观孔来研究工作面回采对洛河组地下水的影响情况，终孔位置为洛河组地界。

煤矿老采空区及相邻采空区水害具有突发性强、水量大、来势猛、破坏性大且有腐蚀性等特点[7]，对矿井采掘工作面人员及安全生产构成极大威胁，轻则使工作面、采区停产，重则可能导致开采水平甚至全矿井被淹。

3 防治水工程设计

3.1 防治水措施

采场顶板离层在满足“相对封闭”前提下，通过周边含水层或水体的补给充水后可发育形成离层水，由水文地质勘查报告可知，1307工作面顶板离层积水补给来源有侏罗系含水层水的侧向径流补给，也有白垩系洛河组含水层水的越流垂向补给，随着回采工作面的推进，采空区上覆岩层离层逐渐发育、变形 ，离层水头升高，形成一定的静水压力，当此压力超过下位岩层的承载作用，将发生离层水静水压涌突水。故离层水对工作面的安全威胁较大，是防治水的重点。

B2型胸腺瘤合并MG组与B2型胸腺瘤不合并MG组间Tfh/Tfr值比较，结果显示B2型胸腺瘤合并MG组明显高于B2型不合并MG组，且差异有统计学意义(P<0.01)。

采用井下瞬变电磁法对1307工作面所在区域顶板含水层的富水异常区进行勘探，由结果可知1307工作面所在区域存在4个富水异常区（图1）。在回采前为了最大限度减少富水异常区内的静储量、降低离层水的威胁，设计在以上每个富水异常区内施工3个疏放水钻孔，孔深为进入安定组10 m。

  

图1 1307工作面井下瞬变电磁法勘探富水异常区分布图

例6：“哼，一群胆小鬼！”看着周围退缩的族人，萧宁不屑地骂了一声，抬起头挑衅地盯着场中的黑衫少年，脚步一踏，刚欲上台，一只玉手却是将之拉了回来。

鞍马:① 体操器械的一种,形状略像马,背部有两个半圆环,是木马的一种；② 男子竞技体操项目之一,运动员在鞍马上,手握半圆环或撑着马背做各种动作；③ 鞍子和马,借指骑马或战斗的生活。

3.1.2 离层水及断层附近积水的探放

3.2 排水系统布置

在1307回风巷距切眼600 m、运输巷距切眼725 m处分别设置容积为500 m3的环形水仓，并在巷道低洼点配置矩形水仓作为临时排水点，各配备4台BQS-300-100-160/N型水泵，3用1备，每道巷道排水能力为900～1 200 m3/h，分别敷设3趟φ219 mm排水管路至采区水仓，积水经2道水仓排至采区水仓排再排到中央水仓最后排至地面污水处理站。回采期间排水系统随工作面推进前移，下1个水仓形成排水能力后，原有水仓方可停止使用。

4 防治水效果

1）1307工作面富水异常区验证钻孔单孔涌水量0.05～1 m3/h，回采期间回风巷一侧未出现淋水现象，运输巷一侧出现少量的顶板淋水，经化验水质类型为Cl-Na型，属延安组砂岩裂隙水，累计放水量约3 900 m3，与含水层富水性基本吻合。G3号洛河组地下水动态观测孔水位标高基本稳定在+1 191 m（图2），受1307工作面回采的影响不明显。

  

图2 1307工作面地下水位变化曲线图

2）1305工作面离层水探查与疏放孔（LD1号孔）施工期间探测到洛河组中下部及宜君组裂隙较发育，安定组中上部地层过于松软，出现坍塌，直罗组裂隙发育，直罗组底部出现垮落，未观测到明显的离层现象，经分析原因为工作面达到充分采动后离层逐渐被压实。安定组以下地层积水被全部疏放，回采期间1305采空区累计放水量约30 000 m3。

3）1307工作面地面导流孔L1号钻孔洛河组塌孔导致钻孔失效；L2号孔为防止，对安定组以上地层进行封闭。工作面回采到距L2号钻孔144～48 m时孔内水位下降缓慢（图2），说明覆岩破坏已开始波及到该段含水层，工作面接近和通过钻孔期间，钻孔水位急剧下降，每日水位下降幅度可达20 m，说明回采对含水层的破坏进一步加剧，随后水位开始上下波动，在工作面推过钻孔50 m时透孔放水，累计放水量约8 000 m3。后期由于洛河组地层将套管挤压变形，“两带”观测及洛河组地下水长观工作无法进行。

综上所述，果农要想实现果树健康的成长，提高果实的质量。果树管理人员需要根据不同种类果树的实际情况，采取科学的修剪方式，加强对果树病虫害的防治工作。此外，在果树病虫害的防治工作当中，要积极的将绿色防治方式融入到实际的防治工作当中。不但可以有效的对病虫害进行防治，而且还有助于环保，进而提高果实的数量及产量。

5 结论

1）郭家河矿1307工作面水害来源主要为相邻工作面采空区的离层水及本工作面回采过程中的离层水。故在本矿其它工作面回采过程中离层水的防治应作为防治水的重点。

2）采用井上下瞬变电磁法对1307工作面及相邻工作面区域顶板含水区域进行勘探，然后在富水异常区域采用井下探放、疏导钻孔与地面大孔径导流孔相结合的防治水技术可以保证1307工作面的安全回采，同时也为黄陇侏罗纪煤田特厚煤层综放开采顶板水害防治提供了有益参考。

参考文献：

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［3］ 郝延锦，吴立新，胡金星.采动过程中离层出现的机理研究［J］.煤炭技术，1999，18（6）：40-41.

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