堅硬火成巖頂板工作面疏水降壓開采技術研究與應用

田凱

摘要：本文基于康城煤礦堅硬火成巖頂板工作面生產情況，針對下組煤1906面開采提出堅硬火成巖頂板工作面疏水降壓開采技術，結合煤（巖）層產狀及構造情況、開采條件探討該項技術的應用方法，明確主要技術關鍵及創新點，并通過實踐應用驗證其可行性。

關鍵詞：堅硬火成巖頂板工作面 ?疏水降壓

1 定題依據

康城煤礦為充分回收煤炭資源，延長礦井壽命，2011年開始對下組煤地區9#煤層進行開采，此區域煤層賦存條件復雜，受火成巖侵入影響，煤層頂板為堅硬火成巖，另外，下組煤地區1906面生產受底板H1火成巖含水層突水威脅，存在安全隱患。針對1906面特殊的地質條件，為保證1906面安全生產，開展了堅硬火成巖頂板工作面疏水降壓開采技術研究，該面于2013年8月份投產，11月份結束，課題獲得圓滿成功，并取得了比較明顯的經濟效益和社會效益。

2 研究方法及內容

堅硬火成巖頂板工作面疏水降壓開采技術研究是針對下組煤1906面開采提出的，該面可采儲量為11萬噸。此工作面特點是煤層頂板為火成巖，傾角大、受底板涌水影響。為了滿足工作面安全生產需求，根據此工作面特點決定采用綜采工藝。此工作面選用的綜采設備為：支架為ZY6000/14/26，ZF2400/16/24BG型，采煤機為MG160/

375-W型，輸送機為SGB630/220型。研究的主要內容有：①強制放頂技術應用;②沿空留巷疏水降壓技術應用;③ZY6000/14/26型與ZF2400/16/24BG型液壓支架配套應用技術;④綜采工作面連續減架技術應用。通過以上主要技術的實施，保證了1906工作面的安全開采。

2.1 沿空留巷疏水降壓技術應用 1906面開采煤層為9#煤，直接頂板為火成巖，付巷標高低于-79m，受底板H1火成巖突水影響，為保證工作面安全開采，回采前在付巷施工有疏放水鉆孔3組，并對排水系統進行了設計。由于水倉位于付巷以下位置，工作面回采過水倉位置時需沿空留巷對排水系統采取保護措施。

2.1.1 底板H1火成巖疏放水設計。付巷共設計疏放水鉆孔3組，1組距切眼80m，布置2個鉆孔，2組位于水倉進水口，與1組鉆孔相距60m，布置3個鉆孔，3組位于水倉外60m處，布置4個鉆孔，共布置三組9個鉆孔對底板H1火成巖水進行可控疏放。初期疏放水量共計260m3/h，壓力0.13MPa，后期穩定在200m3/h，壓力0.08MPa。通過疏放水將該區水位降至付巷標高附近，滿足了工作面安全回采要求。

2.1.2 排水系統設計。①涌水量。預計回采時工作面底板H1火成巖含水層正常涌水量30m3/h，最大涌水量為50m3/h;工作面頂板主要是大青灰巖及中青灰巖含水層涌水，正常涌水量5m3/h，最大10m3/h。另外在1906面付巷施工9個疏放底板H1火成巖水鉆孔，放水量200m3/h。工作面回采綜合涌水量235m3/h-260m3/h。②水倉設計。1906回采工作面煤層底板標高最低為-100m。因此將1906水倉布置在工作面付巷煤層底板-100m標高附近，水倉位于1906付巷西側，水倉設有入水通道及泵房，分別于1906付巷相連通，入水通道位于泵房北側。巷道開口于1906付巷，先沿煤層頂板掘進，巷道施工完成后再進行臥底1.3m，巷道施工采用錨網支護，水倉容量120m3。③排水能力設計。1906工作面最大涌水量預計260m3/h，排水高度20m，排水管路長度420m。通過設計選型，選取BQS110-50-45/N型排沙泵4臺，2臺工作，2臺備用，敷設3趟6寸排水管路。④疏放水孔管路保護技術。工作面回采過程中，疏放水工作持續進行，當工作面推采超過疏放水鉆孔位置時，頂板跨落會對疏放水鉆孔造成破壞，管路一旦破壞，涌水將沿巷道底板涌入水倉，涌水將煤直接沖入水倉，水倉短時間被於滿，直接影響排水系統正常運行，甚至造成工作面停產，為消除安全隱患，采取了以下保護措施：隨著工作面回采，沿付巷切頂線逐步在每組疏放水鉆孔上側補打齊3個木架，并專門制作有一定抗壓強度的金屬支架安放在疏放水鉆孔上，對之后排水管路進行挖溝掩埋，這樣降低了冒落矸石直接對管路的沖擊破壞，起到保護管理作用。⑤安全技術措施。a 1906排水系統供電必須采用兩路專用線路，正常使用水泵與備用水泵分接不同電源，當一路供電發生故障時必須保證另一路供電能正常供電排水。b工作面正常涌水須通過水溝導入1906水倉入水通道沉淀池，經沉淀后流入水倉;疏放水鉆孔放水必須通過管道（管道有截止閥）引入水倉。c綜采區每班必須設專人負責開泵排水，現場交接班，并及時對沉淀池淤泥進行清理，防止淤泥進入水倉。在排水期間發現問題及時通知跟班區長安排處理。同時，綜采區要加強對排水系統進行維護，確保正常運行，并制定具體的管理制度及應急措施。

2.1.3 沿空留巷技術應用。工作面切眼距離水倉140m，當工作面回采至135m時需采用沿空留巷方式對排水系統進行保護，這樣才能保證排水、生產互不影響。①工作面煤層頂板為火成巖，完整性較好，原巷道采用錨網支護，因此，留巷方式為：巷道上幫（煤壁側）下設1排密集木點柱，靠近木點柱再補打2排順峒梁（單體液壓支柱配1m鉸接梁，一梁一柱），下幫補打1排順峒梁。②隨著工作面推進，留巷段須采取通風措施，加強瓦斯檢查及后路巷道維修，確保安全生產。③留巷長度60m后，工作面為上山推進，不再進行沿空留巷，將水倉排水設備一次性外移至工作面付巷口，以后隨著工作面回采逐步外移。外移排水設備前，付巷口須先安設有足夠排水能力的設備控制水位。

2.2 ZY6000/14/26型與ZF2400/16/24BG型液壓支架配套應用技術 ①工作面運巷以下1～4號安裝4架ZF2400-16/24BG型液壓支架，5～72號支架為ZY6000/

14/26型液壓支架。靠近工作面機頭處2架ZF2400-

16/24BG型液壓支架通過輸送機底抬梁正常連接輸送機，下側2架ZF2400-16/24BG型支架推移桿通過安裝0.5m0.5m長的加長桿連接輸送機。②66～68號使用排頭支架，其頂梁小于其余ZY6000/14/26型液壓支架0.5m，生產時其滯后下部液壓支架0.5m，上部4架ZF2400-16/24

BG型液壓支架后立柱將與排頭架立柱對齊，這兩種支架人行道成直線，行人暢通。③工作面生產時ZY6000/14/26型支架保持小板距，ZF2400-16/24BG型支架保持大板距，前伸縮梁伸出0.5m，使前梁頂端與下部支架前梁頂端成直線，可以有效支護頂板。④工作面在上端頭割煤后，ZF2400-16/24BG型支架及時伸出剩余伸縮梁支護頂板，并及時推移輸送機及移架。⑤上部ZF2400-16/24BG型支架移架時，降架不超過下部ZY6000/14/26型液壓支架側護板的2/3。⑥工作面采高不超過2.4m，確保支架支護接頂嚴密，嚴禁超高。

2.3 綜采工作面連續減架技術應用 ①制定減架安全技術措施，加強對付巷口頂板支護，創造有利于減架的安全空間。減架安排在檢修班進行，保證了生產的正常進行。②ZY6000/14/26型液壓支架重19.886噸，運輸路線巷道最大坡度為+20度，制定專項安全技術措施，強化安全設施應用，確保了安全運輸。③安排管理人員現場跟班，解決回收支架期間出現的問題，保證了回采工作面連續生產。

3 主要技術關鍵及創新點

①采用強制技術破壞堅硬火成巖頂板的完整性，減少了鉆孔施工工作量，縮短了頂板跨落步距，實現了安全生產。②利用付巷兼做疏水巷對底板H1火成巖水疏放技術應用，節省了專用疏水巷施工工程量，做到了疏放水與回采同步進行，消除了水害威脅。③工作面連續減架技術實現了工作面生產與減架互不影響，保證了工作面連續生產，充分回收了煤炭資源。

4 實踐應用情況

堅硬火成巖頂板工作面疏水降壓開采技術在下組煤1906面應用后效果非常明顯，解決了影響1906工作面開采的諸多技術難題，保證了工作面開采的連續性，對完成礦井產量起到了積極推動作用。1906面8月份安裝，11月份結束，在開采過程中，通過加強管理、采用先進的技術手段，滿足了工作面開采需求，實現了安全生產，創造了可觀的社會效益和經濟效益，在條件類似的礦井具有廣泛的推廣應用前景。

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