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浅析下山掘进工作面底板水害的防治
【摘 要】本文提出对这样性质的开拓巷道中独头下山掘进巷道进行水害评价,给出有效的水害判断,从而提出更合理的水害防治措施。
  【关键词】独头下山;底板水害;探查;评价;防治
  1 工作面概况
  1.1 掘进工作面位置与范围
  我矿3100扩区回风下山自3100采区回风下山底车场开门,以3100采区回风下山巷中为巷中,以7°方位角、+3‰坡度按直墙半圆拱断面向前施工约40m,揭露煤层后以7°方位角、沿煤层顶板以梯形断面向前掘进85m(平距),再以32°方位角、沿煤层顶板以梯形断面向前掘进830m(平距)至-1000m水仓联络巷门口结束。工程量为955m(平距)。
  3100扩区回风下山为3100扩区三条下山中第一条掘进施工的巷道,一方面担负着矿井“三量”的平衡关系,一方面作为“探巷”为3100扩区后续采掘工作面的施工提供详细准确的各种地质资料,其中包括水文地质资料。
  1.2 煤层及其底板
  本区3煤层属二叠系山西组,山西组为主要含煤地层,采区内本组厚60.85~99.15m,平均77.85m,由浅灰至灰白色砂岩、深灰至灰黑色泥岩、粉砂岩及煤层组成,与太原组连接沉积。煤层底板岩性及厚度变化较大,3煤底板以中细砂岩为主,hj13-6钻孔附近为粉砂岩。
  1.3 水文地质概况
  根据矿井浅部钻孔抽水试验资料,3煤的开采主要受顶底板砂岩含水层和底板三灰含水层的威胁。顶底板砂岩含水层水量小、富水性弱,以静储量为主易疏干。三灰含水层富水性中等,以静储量为主但富水性不均一。WWw.11665.com本区范围内钻孔未对上述含水层进行抽水试验,水文地质条件有待进一步查明。
  2 水文地质条件探查
  2.1 水文地质条件探查方法
  矿井水文地质条件探查手段包括:水文地质试验技术、地球物理勘探技术、地球化学勘探技术、钻探技术及监测测试技术等,这些技术方法和手段及其综合应用已能比较好地解决矿井水文地质勘探中的大部分问题。就目前看来,在众多的矿井水探测方法中,结合水文地质概况、矿井及工作面需要,现场选取钻探技术作为该掘进工作面探查手段。
  为查明该区域3煤底板三灰及砂岩的富水性,确保3100扩区回风下山的安全掘进,该矿在3100扩区回风下山1#探水硐室(标高-800m)内共计施工钻探眼4个,分别是钻探13#、14#、15#、放21孔。现准备施工2#探水硐室内钻孔。
  其中放21孔,方位187°,倾角-65°,孔深75m,终孔层位三灰底板;三灰孔穿过三灰层位,进入三灰底板粉砂岩层位3m。根据放21孔实际观测,水量最大为2.5m3/h,最大水压为2.1mpa。现钻孔水流通过排水沟流至探水硐室内水仓,再通过18.5kw水泵排出。砂岩钻孔最大水量为1.2m3/h。
  2.2 底板水害评价
  3下煤的开采主要受底板砂岩含水层和底板三灰含水层的威胁。底板砂岩含水层水量小、富水性弱,以静储量为主易疏干。三灰含水层富水性中等,以静储量为主但富水性不均一。
  3 底板水害防治
  3.1 底板水害防治措施
  在长期的工作实践及理论认识的基础上,在底板防治水技术方面形成了一些适用于不同类型水害治理的途径和方法,主要包括:疏干降压、注浆堵水与改造底板及含水层。
  3.2 底板水害防治措施与建议
  为防止掘进过程中3煤层底板砂岩裂隙水水害事故的发生,确保安全生产,结合放21孔出水量结果,给出以下水害防治措施与建议:
  3.2.1 3100扩区回风下山采用疏干降压方法来防治底板水害。随着疏干降压的进行,在疏水孔周围形成降落漏斗,随着时间的延续,降落漏斗的范围不断扩大,并向纵深发展,底板含水层的水位会降至其煤层底板,消除掘进工作面水患,逐步解除底板水的威胁,达到防治水的目的。
  3.2.2 防治掘进底板水害,在底板砂岩富水区。3100扩区回风下山375m-425m施工段,下帮煤体及底板出现多个出水点,且水质浑浊,每个出水点水量在0.2m3/h-0.5m3/h之间,经判断为底板砂岩水。为此,特编制专项措施对富水区提前打钻进行放水,使水位标高降至煤层底板以下,控制底板水涌出量,并就近施工蓄水池,使用风动泵抽至上一级水仓,确保工作面掘进安全。
  3.2.3 在掘进过程中加强水文地质探查工作,尤其是工作面通过物探构造区时要强化水文探查。在褶曲轴部及小断层附近可能赋存砂岩裂隙水,形成一个富水带,掘进时可能突然涌出造成危害,当发现有水害征兆,如

底鼓、底板渗水、煤壁渗水等现象时,应立即停止作业,采取措施排除水害。另外,掘进过程中要加强巷道支护,清挖排水沟及各级排水系统。
  3.2.4 目前,3100扩区回风下山自开门位置已掘进500m,针对3煤质情况及巷道内出水情况,结合现场实际,我单位采用多级小水泵(使用功率18.5kw以下水泵)及二级大水泵(使用功率75kw水泵)两套排水系统保证掘进工作面排水。
  本掘进工作面3煤质以1/3焦煤为主,呈粉末状,煤体中含有的杂质及煤粉易溶于水,形成煤泥。电动潜水泵主要以清水泵为主,抽排煤泥能力弱,所以各个水仓中煤泥积聚较严重,采用一套多级小水泵排水系统经常出现水泵叶轮被煤泥糊住及排水管路因煤泥积聚导致排水量减少,最终导致烧泵现象频繁。所以该掘进工作面必须要有备用排水系统,根据2#探水硐室与开门位置标高,经计算得选用功率75kw的大水泵能满足排水需要,且两套排水系统来自不同的供电系统,从而保证两套系统的正常运转。
  针对底板砂岩水渗水的现象,从探水硐室及蓄水池以下2m处使用砌砖及混凝土浇筑的办法,在巷道底板砌筑一道1m深挡水墙,保证蓄水池内积水不能通过底板砂岩层位渗入。
  并且我单位利用巷道水沟及各个蓄水池,使每个蓄水池以上巷道内水流通过水管自流至蓄水池内,保证每个蓄水池能充分截住巷道水流。
  4 结语
  按照水文地质条件探查、水害评价及水害治理的思路进行掘进工作面底板水害防治,并将该方法应用于下山掘进工作面底板水害的防治,最后给出安全防范措施与建议。结合水文地质条件探查结果和水害评价结果,给出该工作面实现安全掘进的防治水方案:采用疏干降压的措施对富水区进行提前探放水,将水压降到安全范围,以确保工作面的安全掘进。
  【参考文献】
  [1]虎维岳,田干.我国煤矿水害类型及其防治对策[j].煤炭科学技术,2010,38(1):92-96.
  [责任编辑:王迎迎]
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  •  更新时间:2013-09-01 23:31:31  作者:佚名 [标签: 掘进 工作面 底板 水害 掘进 工作面 ]
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