一、工作面概況

　　1、地形地貌

　　本區(qū)域?qū)冱S河中游黃土高原地帶，受三川河河谷的控制，大溝谷谷底一般寬十幾米，最寬100m左右。三采4#皮帶巷延伸段地面標高為943—1076米，相對高差不大。

　　地貌類型屬梁狀黃土丘陵，地形復雜，地面切割劇烈，溝谷縱橫，新生界黃土廣為覆蓋，黃土丘陵延綿起伏，常見有黃土陡崖、黃土峭壁，地面內(nèi)溝谷縱橫，黃土殘存于山坡及山頂，植被較少。沖溝多呈“V”字型，溝谷兩側(cè)及谷底基巖零星裸露。

　　2、工作面地表及井下位置

　　三采4#皮帶巷延伸段位于三采區(qū)南部，底板標高為447—531米，地面標高為943—1076米，相對高差不大。西部為中嵋芝村，東南部為曹家崖底村。井下位置及四鄰采掘情況：工作面上部為三采3#皮帶巷、3#軌道巷、3#回風巷，該工作面沿山西組4#煤層掘進。

　　二、水文地質(zhì)條件

　　1、地面水文地質(zhì)情況

　　三采4#皮帶巷延伸面位于三采區(qū)南部，底板標高為447—531米，地面標高為943—1076米，相對高差不大，西部為中嵋芝村，東南部為曹家崖底村;地形切割強烈，沖溝密集而窄，河床有基巖出露，植被少，水土流失嚴重，地表分布有季節(jié)性河流。根據(jù)采掘區(qū)域的地表調(diào)查，沒有明顯發(fā)現(xiàn)地表積水及滲露點，不會對掘進工作造成影響。

　　2、井下水文地質(zhì)情況

　　對三采4#皮帶巷延伸的水文地質(zhì)資料進行分析，在三采4#皮帶巷延伸掘進時主要受到的水患威脅有(1)、頂板砂巖裂隙水(2)、構造導水(3)、底板承壓巖溶裂隙水。

　　(1)、頂板砂巖裂隙水：4#煤層頂板砂質(zhì)泥巖含水層,主要為二疊系砂巖(K4-K8)裂隙含水層富水性較弱，對掘進基本無影響，主要表現(xiàn)為微量的頂板淋頭水。

　　(2)、構造導水：在掘進過程中，有可能揭露斷層及其它導水構造，掘進過程中一定要提前做超前探測，消除水害隱患。

　　(3)、承壓巖溶裂隙水：主要為太原組灰?guī)r水和奧陶系灰?guī)r水。

　　1)、石炭系上統(tǒng)太原組灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層

　　太原組灰?guī)r含水層是該區(qū)域的間接含水層，該區(qū)內(nèi)水位標高約為820米，主要含水層為L1～L5薄層石灰?guī)r，單層厚度2～10m，累計平均厚度21.8m，占整個太原組厚度的27%左右，屬于灰?guī)r聚集區(qū)。

　　在從抽水試驗的結(jié)果：出水量一般較小，富水性弱—極弱，水位標高+783.61～+830.532m,抽水水位降深36.41～225.61m，抽水量0.058～0.361L/S,單位涌水量0.000066～0.0017L/S·M,滲透系數(shù)0.0028～0.0278m/d。水質(zhì)類型以HCO3·SO4—Na·Ca型為主，礦化度大于1g/L。從太灰含水層的各項水文地質(zhì)參數(shù)及鉆進過程中漿液消耗量、巖芯空隙率等可以看出，太原組灰?guī)r含水層富水性差，徑流不通暢地下水交替及循環(huán)條件緩滯。

　　根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》，太灰水突水系數(shù)在底板受構造破壞塊段一般不大于0.06Mpa/m，正常塊段不大于0.1Mpa/m。即：

　　Tmin=P/M=3.17/27=0.117MPa/m;

　　Tmax=P/M=3.97/27=0.147MPa/m;

　　式中:T—突水系數(shù);

　　P—煤層承受的水壓，最小取3.17MPa、最大取3.97MPa(該區(qū)太灰水位820m，工作面底板標高450-530m);

　　M—底板隔水厚度，取27米。(注：以上數(shù)據(jù)參照HX12號鉆孔資料)

　　綜上所述：0.117MPa/m≤T≤0.147MPa/m

　　經(jīng)過計算得出，該區(qū)域太灰水的突水系數(shù)T值均大于《煤礦防治水規(guī)定》中的臨界值0.1MPa/m，所以，開采4#煤層時，可能會發(fā)生底板突水現(xiàn)象。故本工作面在掘進前和掘進過程中一定要進行太灰水疏放工作。

　　2)奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r巖溶裂隙承壓含水層

　　①奧陶系中統(tǒng)峰峰組含水層

　　奧灰峰峰組頂板埋深一般在350～750m左右，該組地層厚度138m左右，含水層主要為二段(O2f2)灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r為主，其次為一段(O2f1)石膏巖中所夾薄層灰?guī)r，厚度一般為20～30m，局部可達40～50m。

　　奧灰峰峰組富水性差，且分布不均勻。從北部、東北部向南隨著巖層埋藏深度的增加，富水性變差。水位標高為+795.39～809.49m，單位涌水量為0.000223～0.016L/S·M,參透系數(shù)為0.00048～0.017m/d,由這些參數(shù)可以看出，峰峰組整體富水性差，且分布不均勻，根據(jù)其巖性及溶隙發(fā)育程度、鉆孔涌水量、單位涌水量分析，可以將峰峰組視為隔水層。

　　②奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組含水層

　　上馬家溝組總厚253m左右，含水層厚度大、分布廣，巖溶發(fā)育，為區(qū)域最主要的含水層。在裸露區(qū)和淺埋區(qū)，富水性強，單位涌水量為2.7～29.31L/s·m;中深埋區(qū)含水層巖溶仍然較發(fā)育，富水性較強，單位涌水量為0.11～0.561L/s·m;在深埋區(qū)的局部地段，巖溶依然較發(fā)育，一些地段則不發(fā)育，表現(xiàn)了巖溶發(fā)育程度和富水性的不均一性，水質(zhì)類型為HCO3·SO4-Ca·Mg。

　　通過物探方法探測奧灰富水性分布，可以看出，巖溶發(fā)育區(qū)多呈條帶狀和塊狀分布，整體看巖溶發(fā)育區(qū)連通性較好，且?guī)r溶發(fā)育區(qū)面積比較大，說明測區(qū)內(nèi)奧灰(上馬家溝組)巖溶發(fā)育較強，富水性較好。但依然存在富水性不均勻。

　　奧陶系灰?guī)r含水層是重要的含水層，該區(qū)內(nèi)奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙水水位標高806米左右，4#煤層底板標高447—531米，所承受的水壓為4.12—4.92Pa。根據(jù)《煤礦防治水規(guī)定》計算突水系數(shù)：

　　Tmin=P/M=4.12/136=0.03MPa/m;

　　Tmax=P/M=4.92/136=0.036MPa/m;

　　式中:T—突水系數(shù);

　　P—煤層承受的水壓，最小取4.12MPa、最大取4.92MPa;(該區(qū)奧灰水位806m，工作面底板標高447-531m)

　　M—底板隔水層厚度，取136米。(注：以上數(shù)據(jù)參照H12號鉆孔資料)

　　綜上所述：0.03MPa/m≤T≤0.036MPa/m;

　　據(jù)以上計算結(jié)果，該區(qū)域奧灰水的突水系數(shù)T值小于《煤礦防治水規(guī)定》中的臨界值0.1MPa/m，因此在正常塊段掘進時不會受到奧灰水突出的威脅，但在斷層、陷落柱等地層薄弱地帶，也可能會造成突水事故的發(fā)生，因此在掘進過程中，必須嚴格執(zhí)行“有掘必探”的原則。

　　三、開采技術條件

　　1、煤層情況

　　本工作面在山西組4#煤層中掘進，地質(zhì)構造基本呈一走向NW-SE的單斜構造,傾向SW，傾角-3°—— -6°，平均傾角-5°。煤層結(jié)構復雜。根據(jù)鉆探資料分析，本工作面開口——140米附近為4#上、4#煤層合并區(qū)，煤厚1.75——2.45米;分叉區(qū)4#上煤厚0.3——0.68米，4#煤厚1.4——1.85米，層間距3——6米。