特厚煤層綜放工作面老空水害預(yù)防

特厚煤層綜放工作面老空水害預(yù)防

石溝煤礦屬于地質(zhì)和水的中等復(fù)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(shè)計及施工,有效預(yù)防了采空區(qū)老空透水事故的發(fā)生。1工作流總結(jié)(1)工作面涌水量結(jié)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(xiàn)象,其涌水量為8m3/h。13231工作面回采結(jié)束后,采空區(qū)內(nèi)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(yù)計采空區(qū)積水量為53260m3。(2)細巖質(zhì)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(zhì)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(zhì)泥巖,厚6～11m,平均9.26m,呈灰黑色;按照13231工作面地測資料預(yù)測,13251工作面回風(fēng)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(jù)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(shù),取0.3;M為采高;F為積水區(qū)面積;α為煤層傾角。經(jīng)計算得積水量W靜=42100m3。(2)工作面回風(fēng)巷設(shè)計方案比較13251工作面設(shè)計走向長600m,傾斜長110m。采空區(qū)內(nèi)預(yù)計積水量為42100m3,因此,在13251工作面回風(fēng)巷設(shè)計時必須把防治水作為主要的考慮因素,回風(fēng)巷設(shè)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(shè)煤柱護巷,超前預(yù)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(shè)煤柱護巷方案,巷道標高最大高差24m,水壓0.24Pa?？紤]安全系數(shù),經(jīng)過計算,防水煤柱留設(shè)10m。3工作面回風(fēng)道初步研究(1)幫、幫設(shè)計在掘進13251回風(fēng)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(cè)偏15°角度鉆進1個鉆孔(圖2)。每個鉆孔應(yīng)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(fēng)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(yù)計在2500m3左右,應(yīng)提前掘好排水臨時水倉。4勘探和灌溉(1)巷道排水管及轉(zhuǎn)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(fēng)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(shè)到大巷。探水前對管路、供電系統(tǒng)及電機等設(shè)備進行實驗、檢修維護,保證設(shè)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(shè)備撤空做好探水前準備工作,探水地點3m范圍內(nèi),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(shè)備撤離的雜物。采用ZDJ40型礦用架柱式電動鉆機,按鉆孔設(shè)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(nèi)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(xiàn)水量、水壓增大應(yīng)立即停止鉆進,但不得將鉆桿拔出,以防壓力水突出。發(fā)現(xiàn)異常要及時上報,以便調(diào)度室及時通知生產(chǎn)科及有關(guān)領(lǐng)導(dǎo),采取放水措施。(3)排水、水壓放水時必須有跟班隊干及生產(chǎn)科地測人員現(xiàn)場跟班記錄,記錄水量、水壓的變化情況。當(dāng)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(jīng)過生產(chǎn)技術(shù)人員檢查,確認無問題后,方可下達復(fù)工通知。(4)技術(shù)措施編制并落實《13251工作面探放水預(yù)案和措施》,明確避災(zāi)路線及防治水措施。一旦發(fā)生水災(zāi),可以有條不紊地進行救災(zāi)工作。5探放和排水(1)在該區(qū)域內(nèi)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(zé)該巷道掘進工作的開一隊提前準備好排水設(shè)備及設(shè)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(jié)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(yù)計安全距離及水泵安裝的有效位置。在原措施的基礎(chǔ)上重新修訂《13251回風(fēng)巷探放水補充措施》,制訂新的探放水技術(shù)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(shù)人員都應(yīng)到現(xiàn)場進行技術(shù)指導(dǎo)和觀察記錄,密切關(guān)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(dāng)煤壁鉆透后會有輕微頂鉆現(xiàn)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(nèi)涌出并增大。如果沒有背幫背頂?shù)却胧?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(yù)定水位標高,放水工作從而轉(zhuǎn)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(jīng)過詳細計算,提