水文條件復雜的綜采工作面水害防治技術

張丁丁

摘 要 在煤礦開采過程中，水害是礦井安全生產的常見自然災害。水害在工作面回采過程中除影響工作面快速推進外，若煤炭水分高，容易導致煤倉潰倉，危及放煤工人身安全。本文結合營盤壕煤礦的實際狀況，通過優化排水方案及采煤工藝，有效減小水害對工作面回采的影響，取得理想的治理效果。

關鍵詞 綜采；水害防治；疏排控堵；高產高效

中圖分類號 TD82 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）06-0038-01

隨著科技不斷進步，現在的煤炭生產已實現大規模機械化集約式生產，目的在于降低成本，提高效率。工作面回采過程中，水害是制約工作面安全快速推進的重要因素，直接決定煤礦高產高效目標能否能順利實現。本文根據高產高效工作面對水害控制的需求，從回采前超前疏放水，優化排水方案，回采過程中有老空水回涌水等方面進行合理設計，最終達到控制采煤工作面水害的目的。通過營盤壕煤礦首采工作面的驗證，此設計能有效控制工作面水害，減少水煤量，降低煤倉潰倉發生的可能性，提高煤炭回采時的安全系數，最終達到安全、高產、高效的目的。

1 營盤壕煤礦2201工作面的水文地質概況

營盤壕煤礦2201工作面埋深720m，標高513.5～532.5m，水文條件復雜，主要水害為頂板水，且直接頂即老頂隔水性能差。主要含水層四層分別為：第四系（Q）孔隙潛水含水層、白堊系下統志丹群（K1zh）孔隙裂隙承壓水含水層、侏羅系中統直羅組（J2z）孔隙裂隙承壓水含水層、侏羅系中統直羅組（J2z）底～2-2煤層孔隙裂隙承壓水含水層、侏羅系中下統延安組（J1-2y）孔隙裂隙承壓水含水層、三疊系上統延長組（T3y）孔隙裂隙承壓水含水層，利用“大井法”[ 1 ]計算含水層動態補給量后最終得出回采期間最大涌水量為720m3/h。因頂板為砂巖、砂質泥巖，隔水性能差且工作面為該礦首采工作面，工作面回采造成頂板擾動，形成導水裂隙帶，含水層內的水通過導水裂隙帶最終匯入工作面，工作面老頂初次來壓期間，直接頂垮落，老頂出現裂隙導致頂板淋水量大，直接制約工作面生產。

2 工作面水害防治技術

2.1 超前疏放水

工作面回采前在巷道內施工放水孔，如條件具備，隨巷道向前掘進，隨施工疏放水孔，巷道掘進過程中即開始放水。鉆場數量根據工作面水文條件復雜性而定，鉆孔數量根據最大涌水量預計確定，鉆孔傾角及鉆孔深度根據導水裂隙帶高度[ 2 ]確定。

營盤壕煤礦首采工作面有富水異常6個，回采前施工鉆場6個，鉆孔32個，鉆孔以45°傾角斜向上，鉆孔垂直深度150m。工作面回采時32個鉆孔累計放水量為925 589m3，日放水量為7 944m3，單孔最大日放水量為744m3。ZL-2根據水文長觀孔觀測，水位下降水位累計下降70.21m，通過大直徑鉆孔疏放水取得初步成效，工作面回采過程中，正常涌水量小于預計涌水量。

2.2 合理排水

排水工程包括排水管路、排水設備、排水溝及排水池，選擇合理的排水地點、排水設備及排水管路能提高排水效率，減少排水人員的使用，有效控制水流進入煤流系統；根據工作面巷道起伏變化選擇施工排水池及排水溝，保證巷道內水流能通過排水溝自然流向排水池，巷道排水池安裝自動排水泵，減少排水人員的使用；采煤工作面安裝時，在工作面內敷設排水管路，工作面回采過程中，煤機沿煤層底板截割，根據工作面實測底板等高線決定面內是否需要安裝排水泵，如工作面底板傾角較大，且無低洼點，可在工作面兩端頭較低的一側安裝排水電泵，排水泵通過排水管路，將工作面積水排至水倉；若工作面回采過程中，工作面內出現低洼點，可在低洼點安裝大流量，小揚程排水泵，利用工作面內所敷設的排水管路，將積水排至兩端頭排水設備處，利用端頭排水設備外排。

2.3 有效控水

采煤工作面回采過程中，大部分綜機設備采用水冷卻，設備運行過程中，產生大量冷卻水，冷卻水進入煤流，直接造成煤流水分增大，營盤壕煤礦通過管路，將工作面內冷卻水回收至水箱內，利用排水泵，將回收后的冷卻水排至噴霧泵水箱，重復利用，杜絕冷卻水進入煤流，降低煤流水分，提高資源利用率。

2.4 有效堵水

工作面回采初期沿底板截割，回采至工作面初次來壓步距[ 3 ]前逐步提刀，提刀推進4m后，提刀高度達1.0m，同時在工作面兩端頭施工煤袋墻，煤袋墻高1.5m，寬1.0m，形成第一道擋水堤壩；隨工作面向前推進，逐步剎刀，沿工作面底板推進，形成第二個積水池，推進一個周期來壓步距后，開始提刀，同時施工煤袋墻，形成第二道放水堤壩，依此類推，按照周期來壓步距作為提剎刀循環距離，通過提剎刀，形成堵水堤壩。有效控制老空水回涌進入煤流，造成煤倉潰倉。

3 結論

通過疏、排、控、堵的綜合治理方法，采煤工作面的水害得到有效控制，特別是通過提剎刀，最大程度地控制老空水回涌，工作面回采過程中不會發生因水害影響煤流運輸，更不會出現煤流水分過大而造成的煤倉潰倉，提高工作面回采期間的安全系數，降低工人勞動強度，提高回采效率。

參考文獻

[1]華解明.“大井法”預測礦井涌水量探討[J].中國煤炭地質，2009（21）：45-47.

[2]許家林.朱衛兵.王曉振.基于關鍵層的導水裂隙帶高度預計方法[J].煤矸學報，2012，37（5）：762-769.

[3]黃慶享.采廠老頂初次來壓的結構分析[J].巖石力學與工程學報，1998（17）：521-526.