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【摘 要】顶板淋水是影响和制约煤矿作业环境的主要因素之一。论文针对长平矿受3号煤层顶板淋水威胁且影响作业环境的实际，运用相关理论与方法，对顶板淋水进行充水因素分析，并提出了有针对性的防治措施。
【关键词】3号煤层;顶板;淋水;充水因素;防治措施
1、概况
长平矿位于山西省高平市西北17km处，晋获褶断带南部西侧，沁水盆地南缘东西—北东向断裂带的北东部，主体为北东走向，向北西倾斜的单斜构造，倾角5～12°，褶皱与大中型断裂较简单。矿区面积54.9127km2，设计生产能力300万吨/年，主采3号煤层，煤层厚4.60～7.09m，平均5.65m，一次采全高，全垮落法管理顶板。
2、含隔水层特征
生产揭露表明，矿区内3号煤层赋存标高290～697m，埋藏深度264～786m。顶板直接充水含水层为K砂岩含水层，平均厚7.88m(见表1)，下距3号煤层厚度约3.0m，局部与煤层直接接触。据抽水试验结果，单位涌水量0.0223L/s.m，渗透系数0.1226m/d，水位标高757.45m，为弱富水性含水层。间接充水含水层主要为下石盒子组K8砂岩含水层、山西组砂岩含水层，据抽水试验结果，单位涌水量0.0019～0.0051L/s.m，渗透系数0.032～0.079m/d，水位标高689.45～713.24m，为弱富水性含水层。另根据电法勘探结果，3号煤层顶板各含水层的富水异常区，呈云朵状分布，说明富水的不均衡性，且补给量有限。
3、充水因素分析
從掘进巷道和回采工作面两方面对3号煤层充水因素进行分析。
掘进巷道：直接顶板砂岩含水层，由于巷道掘进直接揭露煤层，必然使砂岩孔隙裂隙水下泄，直接对巷道充水；直接顶板砂质泥岩隔水层，厚度一般小于5m，可通过构造裂隙、采动裂隙或小断层导水通道沟通与煤层顶板直接充水含水层砂岩孔隙裂隙水的联系，对巷道充水；顶板间接含水层，下距3号煤层15m左右，在导水裂隙带范围之内。因此，矿井回采期间，山西组顶部砂岩和K砂岩水，可通过导水裂隙，以滴、淋水的形式对矿井充水。经实测，涌水量正常3m3/h，最大5m3/h
回采工作面：依据3号煤层厚度4.60～7.09m，平均5.65m，一次采全高，计算垮落带高度为10.2～14.6m，导水裂隙带发育高度为39.6～50.8m，依据统计结果，煤层顶板K砂岩、山西组顶部砂岩、下石盒子组下部K8含水层，大部分地段在导水裂隙带影响范围之内。由于煤层顶板直接含水层K砂岩孔隙裂隙水在巷道掘进过程中大部分已排泄，回采工作面主要充水水源为煤层顶板间接含水层山西组顶部与下石盒子组下部K8砂岩孔隙裂隙水。
4、防治措施
通过对3号煤层顶板含隔水层特征及充水因素分析可知，由于顶板含水层的弱富水性且开采面积较大，顶板淋水水量有限，对矿井安全构不成威胁。但由于水量分散，给工作环境造成较大影响，影响采掘作业，相应制约了生产。为提高生产效率及改善作业环境，建议对煤层顶板淋水采取如下措施：
（1）合理布置巷道：新投产的工作面和主要运输巷道，尽可能沿井田煤层浅部走向布置且应设计有一定坡度（一般3～5°），以使巷道顶板淋水能沿巷道底板水槽（沟）自然流入采区或井底车场水仓，从而减少巷道底板积水。
（2）疏水降压：由于3#煤层顶板因开采引起的裂隙带砂岩含水层水量有限，可沿工作面上、下巷向顶板砂岩含水层布置疏放钻孔，进行疏放降压，使采煤区段形成弱或无水带。对于掘进工作面局部巷道顶板淋水大，且造成巷道支护困难时，可在巷道两侧上侧各布置疏水钻孔，集中排放，也可利用锚杆锚索钻孔，泄放顶板水。
（3）提前探放水：当预测巷道穿过集中涌水地区，巷道掘进困难时，可超前施工探放水钻孔，提前疏放巷道顶板淋水，以使工作面顶板淋水减小或巯干的效果。
（4）巷道顶板搭建塑料瓦：由于顶板砂岩水的不均衡性，部分顶板淋水水压水量稳定且保持常量，但涌水量又不会对矿井充水造成太大影响的巷道，经疏水降压效果不明显时，对于这些巷道可采取在巷道顶板搭塑料瓦的措施解决巷道顶板淋水问题，既减少了防治顶板水的投入，又极大地改善了作业环境。
5、结语
（1）对3号煤层充水的主要含水层有煤层顶板K砂岩、山西组顶部砂岩、下石盒子组下部K8含水层。
（2）掘进巷道直接揭露或由构造裂隙导通煤层顶板砂岩孔隙裂隙水诱发对巷道充水，充水形式以滴、淋水为主；回采工作面主要是由冒落后产生的导水裂隙，使直接与间接顶板砂岩裂隙水下泄，构成对工作面涌水。虽然水量不大，但严重影响煤矿工作环境。
（3）经对3号煤层顶板含隔水层特征及充水因素分析，提出了合理布置巷道、疏水降压、提前探放水、巷道顶板搭建塑料瓦四项措施，解决顶板淋水问题，改善矿区工作环境。
参考文献
[1]封云杰.赵庄矿井3号煤层顶板水防治方法探析.煤矿开采,2006.
[2]陈兆炎.煤田水文地质学[M ].北京:煤炭工业出版社,1989.
[3]杨成田.专门水文地质学,北京:地质出版社,1981.
[4]河南理工大学.长平矿井充水条件分析及水害影响程度评价
[5]王永红,沈文.中国水害预防及防治[M].北京:煤炭工业出版社,2003．
【关键词】3号煤层;顶板;淋水;充水因素;防治措施
1、概况
长平矿位于山西省高平市西北17km处，晋获褶断带南部西侧，沁水盆地南缘东西—北东向断裂带的北东部，主体为北东走向，向北西倾斜的单斜构造，倾角5～12°，褶皱与大中型断裂较简单。矿区面积54.9127km2，设计生产能力300万吨/年，主采3号煤层，煤层厚4.60～7.09m，平均5.65m，一次采全高，全垮落法管理顶板。
2、含隔水层特征
生产揭露表明，矿区内3号煤层赋存标高290～697m，埋藏深度264～786m。顶板直接充水含水层为K砂岩含水层，平均厚7.88m(见表1)，下距3号煤层厚度约3.0m，局部与煤层直接接触。据抽水试验结果，单位涌水量0.0223L/s.m，渗透系数0.1226m/d，水位标高757.45m，为弱富水性含水层。间接充水含水层主要为下石盒子组K8砂岩含水层、山西组砂岩含水层，据抽水试验结果，单位涌水量0.0019～0.0051L/s.m，渗透系数0.032～0.079m/d，水位标高689.45～713.24m，为弱富水性含水层。另根据电法勘探结果，3号煤层顶板各含水层的富水异常区，呈云朵状分布，说明富水的不均衡性，且补给量有限。
3、充水因素分析
從掘进巷道和回采工作面两方面对3号煤层充水因素进行分析。
掘进巷道：直接顶板砂岩含水层，由于巷道掘进直接揭露煤层，必然使砂岩孔隙裂隙水下泄，直接对巷道充水；直接顶板砂质泥岩隔水层，厚度一般小于5m，可通过构造裂隙、采动裂隙或小断层导水通道沟通与煤层顶板直接充水含水层砂岩孔隙裂隙水的联系，对巷道充水；顶板间接含水层，下距3号煤层15m左右，在导水裂隙带范围之内。因此，矿井回采期间，山西组顶部砂岩和K砂岩水，可通过导水裂隙，以滴、淋水的形式对矿井充水。经实测，涌水量正常3m3/h，最大5m3/h
回采工作面：依据3号煤层厚度4.60～7.09m，平均5.65m，一次采全高，计算垮落带高度为10.2～14.6m，导水裂隙带发育高度为39.6～50.8m，依据统计结果，煤层顶板K砂岩、山西组顶部砂岩、下石盒子组下部K8含水层，大部分地段在导水裂隙带影响范围之内。由于煤层顶板直接含水层K砂岩孔隙裂隙水在巷道掘进过程中大部分已排泄，回采工作面主要充水水源为煤层顶板间接含水层山西组顶部与下石盒子组下部K8砂岩孔隙裂隙水。
4、防治措施
通过对3号煤层顶板含隔水层特征及充水因素分析可知，由于顶板含水层的弱富水性且开采面积较大，顶板淋水水量有限，对矿井安全构不成威胁。但由于水量分散，给工作环境造成较大影响，影响采掘作业，相应制约了生产。为提高生产效率及改善作业环境，建议对煤层顶板淋水采取如下措施：
（1）合理布置巷道：新投产的工作面和主要运输巷道，尽可能沿井田煤层浅部走向布置且应设计有一定坡度（一般3～5°），以使巷道顶板淋水能沿巷道底板水槽（沟）自然流入采区或井底车场水仓，从而减少巷道底板积水。
（2）疏水降压：由于3#煤层顶板因开采引起的裂隙带砂岩含水层水量有限，可沿工作面上、下巷向顶板砂岩含水层布置疏放钻孔，进行疏放降压，使采煤区段形成弱或无水带。对于掘进工作面局部巷道顶板淋水大，且造成巷道支护困难时，可在巷道两侧上侧各布置疏水钻孔，集中排放，也可利用锚杆锚索钻孔，泄放顶板水。
（3）提前探放水：当预测巷道穿过集中涌水地区，巷道掘进困难时，可超前施工探放水钻孔，提前疏放巷道顶板淋水，以使工作面顶板淋水减小或巯干的效果。
（4）巷道顶板搭建塑料瓦：由于顶板砂岩水的不均衡性，部分顶板淋水水压水量稳定且保持常量，但涌水量又不会对矿井充水造成太大影响的巷道，经疏水降压效果不明显时，对于这些巷道可采取在巷道顶板搭塑料瓦的措施解决巷道顶板淋水问题，既减少了防治顶板水的投入，又极大地改善了作业环境。
5、结语
（1）对3号煤层充水的主要含水层有煤层顶板K砂岩、山西组顶部砂岩、下石盒子组下部K8含水层。
（2）掘进巷道直接揭露或由构造裂隙导通煤层顶板砂岩孔隙裂隙水诱发对巷道充水，充水形式以滴、淋水为主；回采工作面主要是由冒落后产生的导水裂隙，使直接与间接顶板砂岩裂隙水下泄，构成对工作面涌水。虽然水量不大，但严重影响煤矿工作环境。
（3）经对3号煤层顶板含隔水层特征及充水因素分析，提出了合理布置巷道、疏水降压、提前探放水、巷道顶板搭建塑料瓦四项措施，解决顶板淋水问题，改善矿区工作环境。
参考文献
[1]封云杰.赵庄矿井3号煤层顶板水防治方法探析.煤矿开采,2006.
[2]陈兆炎.煤田水文地质学[M ].北京:煤炭工业出版社,1989.
[3]杨成田.专门水文地质学,北京:地质出版社,1981.
[4]河南理工大学.长平矿井充水条件分析及水害影响程度评价
[5]王永红,沈文.中国水害预防及防治[M].北京:煤炭工业出版社,2003．