綜放工作面采空區頂板砂巖裂隙水防治技術研究

孟凡旺 商磊磊

摘 ?要：針對綜放工作面采空區頂板砂巖裂隙水出水，導致工作面回采環境惡化，出水不僅浸泡底板造成支架歪斜，還進入出煤系統影響皮帶機正常運轉，并帶來竄眼等威脅。為此工作面采取了“尾梁下截水，采空區疏水，下隅角排水”的治水舉措，并采取偽斜開采、底板硬化、煤水分離等綜合治理措施，保持了工作面安全高效回采。

關鍵詞：采空區;頂板砂巖裂隙水;截水;底板硬化

1 工作面情況

蘆嶺煤礦Ⅲ811綜放工作面8煤層厚度8.25m，賦存不穩定。直接頂為粉砂巖，多為塊狀，局部見水平層理。直接底板為泥巖，質軟。該工作面無巖漿巖體、沖刷帶和陷落柱影響。

Ⅲ811工作面采用走向長壁綜合機械化放頂煤采煤法，工作面跟底回采，采高2.4-2.6m，從支架尾部低位放煤，放煤步距1.0m。使用ZF7000-18/28型電液控液壓支架對頂板進行支護，用全部垮落法處理采空區頂板。

綜放面的導水裂隙帶發育較高，導通上覆多層砂巖含水層，砂巖裂隙水富水性強。回采前的治水措施是采用瞬變電磁、直流電法等方法探明富水異常區，對煤層頂板砂巖裂隙含水層進行密集疏放，疏放鉆孔的終孔層位為8煤層頂板上120m，確保鉆到位，水放出。

由于頂板砂巖裂隙水賦存分散，鉆孔前期的疏放量有限，回采時大量裂隙水隨頂板垮落泄入采空區，一是惡化工作面環境，軟化工作面底板造成支架難管理;二是增加原煤水分，影響煤質;三是工作面形成的水煤，威脅礦井皮帶系統的安全運行。

2 回采期間治水方法

2.1 調成仰斜回采，上山施工水不易流入工作面。

在刮板機可控不上竄的前提下，甩采下部把工作面調成仰斜開采，形成煤壁高、老塘低，讓采空區的水沿正傾向往下流，使水在采空區活動不進入工作面。

2.2加快推進速度，滯后出水難以浸入工作面。

采空區出水是在移架、放煤、頂板垮落、導水裂隙帶發育后才能逐漸形泄水，所以在加快工作面推進速度后，當采空區內部出水條件形成后，新的推進度形成的落煤矸石寬度能適量阻隔水量。

2.3采空區煤要放凈，保持頂板均衡泄水

放煤要干凈，老塘要見矸，確保砂巖裂隙水能通過架后及時流出，防止防止工作面老塘側形成“堰塞湖”從而大量積水。

2.4 創新“尾梁下截水，采空區疏水，下隅角排水”的治水舉措

2.4.1創造尾梁下治水空間

移架時尾梁、插板伸出，移架后及時把后部車拉至緊貼支架底座，在后部車老塘側維護出一定治水空間。

若老塘側垮頂、竄矸緊貼后部車，不易預留治水空間時，應在煤壁側提前人工使棚;需要治水空間大時使走向木棚（單體配合），需空間小時使傾向木棚即可。頂板特別破碎的鋪雙抗網，為防止封頂嚴實支架高度難以保證，可只鋪設大孔格的菱形網，需要時能挑頂達到理想高度以利治水。

2.4.2尾梁下預置治水通道

在后部車老塘側的底板上，挖一道300mm深的傾向排水溝，水溝中連續鋪成捆竹笆，緊貼竹笆煤壁側打一排擋水鐵板，每塊鐵板有2個支腿（350mm）插入底板里，沿傾向即能起到擋水作用，又能保護竹笆的連續性，保護竹笆不被矸石砸斷。發揮竹笆良好的導水、竹笆內流水的作用。當竹笆鋪至下順槽3m處。改鋪一根大孔徑的排水管，防止水流分散流入轉載機里進入煤流。在竹笆與管口合茬處用煤袋、竹笆做好引水入管工作，既不能漏水也不能讓煤渣進入管內堵塞，水管下口接至下隅角水倉。

2.4.3采空區疏水至下隅角抽排

隨著工作面回采，沿走向每隔1m埋一路排水設施，逐漸形成一路路排水通道至下順槽，下隅角貼底板留設走向出水孔，水匯集在下隅角水倉抽排;若機巷是上山施工，每隔一段距離在下隅角低洼處預埋一個排水三通管口（打木垛保護好空間），通過埋管抽排采空區積水，防止下隅角水位上升再次對工作面及人員形成威脅。

放頂煤工作面后部車緊貼采空區，水進后部車就意味著治水不成功。采用該項治水舉措后，在采空區形成一條條傾向“暗河”，利用竹笆將水引向下隅角水倉，這種“截、疏、排”的方式取得很好的治水效果。

3 水泡底板的支架管理。

若底板出水或水浸入支架底座，底板變得松軟或是煤泥時，易造成支架下陷、歪架，采取的措施是“底軟下木梁、壓力大下鋼梁、煤泥處底板硬化”。底煤受水浸泡已形成煤泥狀態，支架下陷嚴重、移架困難，支護系統的鋼性嚴重不足。在煤壁先臥掉煤泥，用黃沙、水泥、石子澆灌混凝土硬化出底板。根據底板硬度、壓力大小合理采取下傾向底梁，保持支架底座與工作面傾角一致，避免歪架。

底板強度較低時下底梁，有后部車的下傾向底梁;無后部車的可下走向底梁。

底板強度太低時進行硬化，打地坪方法：煤壁有正規背幫的情況下，在工作面前部刮板機煤壁側打地坪。煤壁無背幫時在前部刮板機老塘側進行打地坪，先對軟底進行臥深1m、寬1m，然后混凝土澆灌。

通過以上治水措施的實施，取得了較好的安全效果，工作面有效地實現了煤水分離，頂板砂巖裂隙水大部分從工作面下隅角水倉排出，滿足了工作面的正常生產。

4 結論

煤水分離實現了工作面順利、安全生產。Ⅲ811綜放工作面受水困擾時出現歪架，日產量最低時僅700噸，治水成功后平均日產6000噸，實現了一面即能礦井達產的可觀局面，保證了礦井經營指標的完成，在為礦井取得經濟效益的同時，職工工資大幅提升、年產能力接近200萬噸的高產高效綜采面在社會上受到同行的高度評價。

參考文獻

[1] ?袁向濤，楊樹保，張風磊，劉世峰，李春元.涌水綜采工作面排水系統改造實踐[J].煤礦安全. 2013（06）

[2] ?王會然.綜放工作面防水水技術應用實踐[J].江西煤炭科技.2015（01）

[3] ?吳光先.煤礦防治水措施分析[J].內蒙古煤炭經濟.2014（07）

[4] ?鄭磊，白海波，李海龍. 薄基巖近距煤層煤礦防治水規律研究[J].煤炭技術. 2017（06）

[5] ?劉國林，段緒華.老空、老窯水的充水特征及防治對策[J].中國煤炭. 2004（03）

[6] ?張國祥. 煤礦回采工作面防治水安全措施研究[J].能源技術與管理. 2017（03）

[7] ?尚繼昇.煤礦回采工作面防治水策略[J]. 當代化工研究. 2019（06）