大采高綜采面初采過薄基巖富水區安全開采探討

周廷揚,楊漢宏

（神華集團煤炭生產部通風處,北京 100011）

1 概況

220綜采面位于22煤二盤區，工作面推進長度4850m，工作面長度305m，煤層厚度4.45～5.97m，平均5.4m，設計采高5.4m，煤層結構簡單，屬穩定型煤層，工作面兩巷道對比運輸巷普遍高于回風巷，最大高差8.0m。工作面開切眼至推進方向100m內上覆基巖厚度為12.8～30m，松散層厚度約為10～30m，無斷層等構造影響。初采期間主要受第四系松散含水層水的影響，靠近回風巷側區域為富水區，開采時易發生潰水潰沙。

2 前期準備

為保證220綜采面安全初采，在工作面開采前提前做了大量準備工作和工程，主要包括：提前疏放水、施工地表水文觀測孔、施工頂板注漿加固工程、強制放頂、優化工作面排水系統和儲備應急物資。

2.1 提前疏放水

為確保220工作面安全開采，防止潰水潰沙事故發生，共在該工作面區域施工探放水孔206個。截止至2014年5月10日，最大單孔涌水量為106.7m3/h，最大探放水量為438.2m3/h，鉆孔涌水量降低為4.9 m3/h，累計泄水量為306859m3，為220工作面安全開采奠定了基礎。

2.2 施工地表水文觀測孔

220工作面水文觀測孔主要布置在地表三元溝附近，主要為觀測三元溝區域含水層水文變化情況，因此，截止至5月20日，220工作面推過H152、H155和H156觀測孔，其含水層水已疏放完，而其距離220工作面推進位置較遠處，初采期間觀測孔水位變化不大。

2.3 施工頂板注漿加固工程

從初采情況看，工作面推進至距離開切眼26m位置時，119、120、126～128支架間有微量滴水流沙現象，對工作面正常開采無影響，其余區域未發現流沙現象。由此分析，本次注漿具有一定的作用。

2.4 強制放頂

在開切眼距220運輸巷87m至107m未注漿段的10#（34m）、11#（28m）強放孔及距運輸巷177m至197m已注漿段的一組強放孔按照原方案進行裝藥放頂。

3月26日在220工作面開切眼完成放炮，頂板基本全部垮落，支架后方充填嚴實。截止至4月4日，工作面初次來壓已經結束，正常生產，表明強制放頂效果良好。

2.5 優化排水系統

220工作面原兩條巷道總排水能力為452.4m3/h。根據《煤礦防治水規定》要求，工作和備用水管的排水能力應大于最大涌水量1.2倍。按照最大涌水量388.9m3/h計算，工作和備用水管合計排水能力應不小于467m3/h，原有管路不能滿足需求，必須進行優化。

2.6 儲備應急物資

為防治220工作面潰水潰沙及地面塌陷，備齊所有應急物資、設備，主要包括：工作面和兩巷道內物資；水泵、開關、閘閥；地面添堵物資；防災救災材料。

3 初采期間礦壓規律

3.1 現場礦壓顯現特征

當220工作面推進至距離開切眼30m時，95～150#支架區域來壓，來壓強度和范圍均增大，支架阻力平均5395kN，峰值達到7182kN，工作面未出現漏矸、片幫等現象，除165#支架至機尾、機頭至45#支架，其它區域對應地表均已塌實。

當工作面推進至距離開切眼54.5m時，工作面來壓范圍擴大，20～150#支架均來壓，工作面存在漏矸、安全閥開啟等來壓特征，支架阻力平均5378kN，峰值為8432kN，地表沿工作面傾向塌陷高度1m。

3.2 礦壓規律分析

（1）老頂初次來壓。工作面推進至距離開切眼25m時老頂開始來壓，來壓范圍50～150#支架，來壓持續13m，來壓段支架平均阻力5604kN，峰值達到8015kN，老頂初次來壓步距38m。老頂初次來壓期間，工作面165#支架至機尾、機頭至45#支架架后懸頂。

（2）第一次周期來壓。工作面推進至距離開切眼40.6m時，工作面30～160#支架來壓，來壓段平均支架阻力5951kN，峰值達到8744kN，工作面出現漏矸、颶風等來壓特征，安全閥開啟率達到14%，工作面架后基本垮實，來壓持續12m，來壓步距16m。

（3）第二次周期來壓。工作面推進至距離開切眼54.5m時，20～160支架來壓，來壓段平均支架阻力5656kN，峰值達到8431kN，工作面出現漏矸、颶風等來壓特征，安全閥開啟率達到11.2%，支架后方全部垮實，地表出現大面積塌陷，本次來壓持續9.5m，來壓步距13m。

3.3 基巖厚度對礦壓影響分析

通過220工作面初采期間礦壓觀測分析，基巖厚度變化對工作面礦壓規律影響明顯。根據礦壓觀測可知，當工作面推進至距離開切眼40.6m時，工作面靠機頭側40～70#支架區域頂板來壓，來壓期間支架阻力峰值為8744kN，該區域來壓持續長度約為11m。

4 結論

（1）前期準備，結合實際對強制放頂方案進行適當的調整能夠達到更好的放頂效果，井下注漿加固薄基巖區域對防治潰沙起到一定的作用。

（2）220工作面老頂初采來壓步距38m，來壓持續長度為13m，來壓平均支架阻力為5604kN，壓力峰值為8015kN。老頂初次來壓時，頂板并未垮落充分，當第一次周期來壓期間，頂板充分垮落。

（3）通過對220工作面前期礦壓觀測結果進行分析表明：基巖厚度變化對初采期間工作面礦壓規律影響明顯。基巖厚度變化導致了工作面來壓步距、來壓持續長度和來壓支架阻力的變化。

[1]陶志勇，任艷芳.薄基巖淺埋深綜采工作面礦壓規律實測分析[J].煤礦開采，2009（03）：93-94.

[2]馬立強，張東升，劉玉德等.薄基巖淺埋煤層保水開采技術研究[J].湖南科技大學學報（自然科學版），2008（01）：1-5.

[3]楊本水，竇家環，趙強.薄基巖淺埋大斷面煤巷錨桿支護技術[J].礦山壓力與頂板管理，2005（04）：19-21.