復雜水文地質條件下防治水研究與應用

摘 要：2286為北二采區(qū)首采工作面，由于該區(qū)域為新開發(fā)區(qū)域，煤5頂板含水層水尚未揭露，該含水層為強含水層，水量豐富。針對該工作面實際，研究出增設泄水眼、振動篩煤水分離、設立沉淀池和排水站以及減少運道和泄水巷水煤流量等一系列技術措施。通過在回采期間的應用，不僅有效避免了水害帶來的威脅，而且有力保證了工作面的高產高效開采。

關鍵詞：防治水；泄水眼；振動篩；

中圖分類號：TD163 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0106-01

東歡坨礦隸屬于開灤（集團）有限責任公司，是車軸山煤田開發(fā)建設的第一對礦井，于1997年8月正式建礦，目前礦井生產能力為300萬t/a。2286位于北二采區(qū)，該含水層為強含水層，在本區(qū)域存在高水位異常區(qū)，對該區(qū)域特別是2286首采工作面開采構成較大的水害隱患。

1 水文地質情況分析

東歡坨礦為水文地質條件復雜的大水礦井，2286為北二采區(qū)首采工作面，由于該區(qū)域為新開發(fā)區(qū)域，煤5頂板含水層水尚未揭露，該含水層為強含水層，水量豐富，而由于受F2′斷層的阻滯，在本區(qū)域存在高水位異常區(qū)，最大水位標高為-90 m，相對該工作面最大水壓為3.1 MPa。本區(qū)域煤8至煤5平均間距為48.4 m，經計算導水裂隙帶高度為60 m，導水裂隙帶大于此間距，因此，工作面回采垮落后，導水裂隙將導通煤5頂板含水層，使含水層水順裂隙進入工作面。

針對以上所述特殊的水文地質條件及對工作面開采可能帶來的水害隱患，通過采取綜采工作面的水文地質條件分析，直流電法物理勘探、打鉆探放、疏水降壓、設計施工泄水工程以及回采中有針對性的措施等綜合防治水技術措施，保證大水工作面的安全回采。

2 防治措施

2.1 增設泄水眼

為解決最洼點易形成粥狀水煤體，導致水煤量增大無法控制的局面，采取在運道做泄水眼。為便于工作面過眼，泄水眼采用錨網(wǎng)支護，并清臥至底板，使泄水眼底板高度總低于工作面洼點，并在泄水眼斜巷做好水溝，泄水眼每隔20～30 m做一擋水閘墻，便于緩沖水流及沉淀。

2.2 振動篩煤水分離

由于水煤顆粒大小不一，并有一定粘性，可以將洗煤廠振動篩工作原理利用在水煤治理上，由于振動篩振動特性，解決了細小粘性煤粉堵篩眼問題，并能自動將過濾后煤矸篩至篩下，然后運出，解決了人力操作，并能連續(xù)分離。由于水煤量大，一臺振動篩較難一次性將水煤體都過濾徹底，采用在四川上口處按篩眼0.75 mm振動篩第一次粗過濾，然后將過濾水煤倒至四川下口處，篩眼為0.35 mm細振動篩處進行細過濾。通過兩級過濾，將流出的水煤體中煤體顆粒在0.35 mm以上的煤過濾出經刮板輸送機拉至運道膠帶輸送機運出。兩級振動篩過濾，是治理水煤最關鍵一步，它將絕大多數(shù)水煤分離，使剩下的水煤沉淀使用人工清挖成為可能。通過振動篩將水煤體進行粗過濾，并粗過濾煤矸通過振動篩經振動篩下刮板輸送機拉至運道膠帶輸送機外運。

2.3 設立沉淀池和排水站

根據(jù)《2286工作面地質說明書》，該工作面預計回采時最大涌水量Qmax=10.76m3/min，正常涌水量Q=8.07 m3/min。在泄水巷開口處，設立25 m集中沉淀池與排水站，在排水站安設8臺37 kW排水泵。在增三川前設立15 m集中排水站。在增三川后施工兩個45 m和80 m沉淀池。在四川振動篩后，建立連續(xù)三個不小于10 m沉淀池。具體排水路徑如下

運道：運道渾水—泄水眼—泄水巷—泄水聯(lián)絡巷—-500水平大巷水溝。

運道鉆孔凈水—運道排水管路（4吋、6吋）—四中軌道石門—北二采區(qū)軌道上山φ273 mm管路—北二采區(qū)下部車場—-500水平大巷φ273 mm管路→副井水泵房。

泄水巷：運道大部分涌水、泄水巷涌水—泄水聯(lián)絡巷—-500水平大巷水溝。

風道：風道渾水—風道排水管路（4吋）—三中軌道石門—北二采區(qū)軌道上山水溝。

風道鉆孔凈水—風道排水管路（3趟6吋）—三中軌道石門—北二采區(qū)軌道上山φ273 mm管路—北二采區(qū)下部車場—-500水平大巷φ273 mm管路→副井水泵房。

2.4 減少運道和泄水巷水煤流量

為減輕運道及泄水巷清挖水煤壓力，減少運道及泄水巷水煤流量，就要減少沖擊煤壁水量，首先，采取工作面增設一臺BQS-100-60-37型潛水泵及三臺WQB30-28-7.5型排水泵接6寸可彎曲鎧裝管至風道排水管，在工作面出水點以下未形成水煤前，將工作面水量分流一部分泵到風道，由風道泵清水至大巷；其次，將MG650/1515-WD采煤機上下滾筒打調，反轉，將割下的煤體盡量裝入SGZ960/1050刮板運輸機，使煤壁處遺留煤體減少，使沖出水煤煤量減少；再次，在工作面下出口老塘下幫下花管，利用水位高差將老塘清水靜壓分流出老塘一部分清水至大巷，減緩運道及泄水巷水煤流量，利于沉淀清挖及排水。

2.5 大巷水害治理

為盡快治理泄水巷淤堵煤泥，保證泄水巷能正常通風行人，在石門泄水巷開口與-690膠帶輸送機交叉點處建立集中排水站，包括兩套沉淀池與排水池，從入水處向兩側各設一套，可分別泵入水煤，一個沉淀池沉淀滿后，倒換至另一個，然后泵干積水進行清挖，在每個排水池安設4臺BQS-100-60-37型潛水泵進行排水。大巷及水倉積淤解決后，由于清淤困難并緩慢，不能保證高效生產，限制回采進度。采取在四川以里運道膠帶輸送機下設30 m沉淀池和8 m排水池，安設4臺BQS-100-60-37型潛水泵，接159 mm排水管至石門集中排水站，將水煤從運道沉淀后，再泵出至泄水巷集中排水站，使工作面水煤不再流入泄水巷，減少泄水巷流入水量，使泄水巷水煤逐漸滲水，不再從水中撈煤，然后將泄水巷疏通，保證通風行人，解決安全隱患。

風道電源取自風道660 v干變。運道電源取自運道660 v干變，和四中660 v干變。泄水巷水泵電源取自四中660 v干變。電纜長度以實測為準，風道水泵開關全部安裝在巷道上幫，并做高度不小于0.5 m的底座或吊掛，以防水淹。運道及泄水巷水泵和振動篩開關安裝在運道，并做高度不小于0.5 m的底座或吊掛，以防水淹。所有電氣設備外殼必須接地良好，接地電阻不超過2 Ω，并符合防爆規(guī)程要求。電纜吊掛要整齊，符合電纜吊掛檢查標準。

3 應用效果

目前，該工作面已回采完畢，自2010年1月至2011年9月原煤產量保持在12萬t/月以上，最月產達17.47萬t，月進度達162.8 m，共開采煤炭213.07萬t，未因水大出現(xiàn)水害事故。只是在回采初期由于工作面處于向斜軸處，造成風、運道高、中間低洼無法自然排水，只能由水泵向外排水，致使工作面推進緩慢，給回采帶來一定困難外。工作面的向前推進，脫離了向斜軸部的影響后，工作面正常回采，并且隨著5煤層頂含水層的疏放，水壓逐漸降低，工作面涌水有進一步減小的趨勢。正是由于進行上述的綜合防治水工作，才保證了該工作面安全高產高效回采，為同類型工作面的回采積累了一定經驗，為該類工作面回采奠定了基礎。