特厚煤層綜放工作面老空水害預防

特厚煤層綜放工作面老空水害預防

石溝煤礦屬于地質和水的中等復雜煤礦。隨著礦山深度的開采和空區(qū)的擴大，礦山含水層的原始狀態(tài)發(fā)生了變化。古代空水的管理是控制礦山水害的一項重要工作。石壕煤礦13251工作面在掘進過程中進行了探放水設計及施工,有效預防了采空區(qū)老空透水事故的發(fā)生。1工作流總結(1)工作面涌水量結果13251工作面上部為13231采空區(qū),13231工作面走向長560m,傾斜長110m,采空區(qū)面積為61600m2。13231工作面在回采時,煤層頂板砂巖有淋水現象,其涌水量為8m3/h。13231工作面回采結束后,采空區(qū)內部存在積水,積水通過其運輸巷往外流出,運輸巷里低外高,運輸巷口與巷道最低點高差為24m,預計采空區(qū)積水量為53260m3。(2)細巖質量地層13251工作面開采煤層為二疊系山西組二1煤層,煤厚變化較大,1～7m,平均厚度5.5m,局部含夾矸,埋深414～385m,煤層傾角8°～16°。直接頂為長石石英砂巖,厚度15～40m,平均厚度19m。偽頂為泥巖及砂質泥巖,平均厚度1m,呈灰黑色,含植物化石,隨采隨落;直接底為泥巖、炭質泥巖,厚6～11m,平均9.26m,呈灰黑色;按照13231工作面地測資料預測,13251工作面回風巷、運輸巷為里低外高。2防水方案(1)運輸巷最外點a點標高和采空區(qū)靜水資源量根據工作面巷道標高劃出積水線AC(圖1),即在AC線以下的為積水區(qū),A與B點距離為550m,C與B點距離為110m。運輸巷最外點A點標高與切眼之測點C標高相同,積水標高確定為+176m。積水區(qū)面積為31185m2。該工作面平均采高4.5m,煤層傾角12°。采空區(qū)靜水量按W靜=KMF/cosα計算。其中,K為充水系數,取0.3;M為采高;F為積水區(qū)面積;α為煤層傾角。經計算得積水量W靜=42100m3。(2)工作面回風巷設計方案比較13251工作面設計走向長600m,傾斜長110m。采空區(qū)內預計積水量為42100m3,因此,在13251工作面回風巷設計時必須把防治水作為主要的考慮因素,回風巷設計有2個方案:①沿空掘巷,掘進工作面一直有老空水存在,施工條件惡劣,不便施工。②留設煤柱護巷,超前預測積水量,每掘進30～50m,對采空區(qū)進行1次探放水。通過方案比較,采用留設煤柱護巷方案,巷道標高最大高差24m,水壓0.24Pa。考慮安全系數,經過計算,防水煤柱留設10m。3工作面回風道初步研究(1)幫、幫設計在掘進13251回風巷時,每間隔30m進行1次探放,每個探放點鉆孔布置情況:鉆孔1,垂直巷道上幫,以10°～15°角度向里鉆進15m;鉆孔2,垂直巷道上幫方向,與鉆孔1間隔0.5～1.0m,向里側偏15°角度鉆進1個鉆孔(圖2)。每個鉆孔應準備?101.6mm鋼管2根做孔口管,每根長度2.5m,中間以絲扣連接,其中1根焊接法蘭盤,可安裝閥門,并準備配套的閥門及排水管道。(2)鉆進排水13251回風巷每掘進30m,由作業(yè)人員對其上幫進行鉆探放水,一次放出水量預計在2500m3左右,應提前掘好排水臨時水倉。4勘探和灌溉(1)巷道排水管及轉輸在排水地點安裝2臺30kW、額定排水量100m3/h、揚程100m的潛水泵,13251回風巷第1個泵坑處安裝2臺5DA8多級水泵,排水量108m3/h,揚程100m,均實行雙電源供電。其中1臺工作,1臺備用。2趟排水管路直接敷設到大巷。探水前對管路、供電系統及電機等設備進行實驗、檢修維護,保證設備完好、管道暢通;清挖泵坑,保證有足夠的容積。(2)鋼礦車等影響人員及設備撤空做好探水前準備工作,探水地點3m范圍內,將巷道支架用坑木和木背板背嚴背實,防止水力過大將支架沖垮。背板規(guī)格為1000mm×150mm×5mm。清理道路,確保通道上無工字鋼及礦車等影響人員及設備撤離的雜物。采用ZDJ40型礦用架柱式電動鉆機,按鉆孔設計角度安裝鉆機,將鉆機固定牢固,先鉆進2.5m,然后將1根孔口管沿鉆孔以大錘打入煤壁,打管子時必須以木塊墊在管口;再鉆進2.5m,將第2根孔口管與第1根孔口管連接打入煤壁,帶法蘭盤的一端留在外面。之后將鉆桿置于孔口管內向里鉆進,鉆至出水后立即在法蘭盤上安裝閥門,進行有控制的排水。鉆探到積水位置,要引起高度重視。發(fā)現水量、水壓增大應立即停止鉆進,但不得將鉆桿拔出,以防壓力水突出。發(fā)現異常要及時上報,以便調度室及時通知生產科及有關領導,采取放水措施。(3)排水、水壓放水時必須有跟班隊干及生產科地測人員現場跟班記錄,記錄水量、水壓的變化情況。當放水孔不流水時,要進行檢查,判斷是否為異物堵塞,必要時,重新打孔確認。經過生產技術人員檢查,確認無問題后,方可下達復工通知。(4)技術措施編制并落實《13251工作面探放水預案和措施》,明確避災路線及防治水措施。一旦發(fā)生水災,可以有條不紊地進行救災工作。5探放和排水(1)在該區(qū)域內掘進時,嚴格執(zhí)行“由外向里,逐步探放”的原則,在巷道掘進時,每掘進30m就對老空水進行1次探放。同時,要求負責該巷道掘進工作的開一隊提前準備好排水設備及設施的建造安裝工作,在排水時做到有備無患、有條不紊。(2)每次放水結束后,重新計算老空水積水量,確定積水線及水位標高,可以有效地預計安全距離及水泵安裝的有效位置。在原措施的基礎上重新修訂《13251回風巷探放水補充措施》,制訂新的探放水技術要求,通過多次對老空水進行探放,直到原13231采空區(qū)切眼最里段的標高最低點的積水安全有效被排出。(3)每次探放過程中,地測技術人員都應到現場進行技術指導和觀察記錄,密切關注鉆進過程。煤壁的含水程度越高,鉆探時鉆桿距積水區(qū)越近,鉆進速度越慢,且當煤壁鉆透后會有輕微頂鉆現象,隨即有很小的水流自鉆孔流出。鉆桿拔出后,先是有小股煤泥緩慢斷續(xù)流出,然后煤泥流量增大并逐漸有水和煤泥混合在一起流出,很快積水就自孔內涌出并增大。如果沒有背幫背頂等措施,將會造成積水刷孔并沖垮支柱。(4)積水放出后,待命的人員立即將已備好的裝有粉煤或黃土的編織袋將巷道閘起,同時準備好水泵的啟動工作,開始排水。此時,積水很快到達預定水位標高,放水工作從而轉變?yōu)檎Ｅ潘ぷ鳌?探水壓前巷道的安全狀況在13251工作面首次放水前,每次鉆探前均經過詳細計算,提