采面回采过程中出现突水征兆的分析与防治.pdf

东媳晨 科技 2 0 0 3 年第1 期 采面回采过程中出现突水征兆的分析与防治 山东省岱庄生建煤矿黄国华刘生忠吴祥李祥华 摘要岱庄生建煤矿 3 1 3 0 4 采煤工作面回采中， 出现 了重大突水征兆， 顶板淋水从局部开始逐渐加大并且伴有大量“ 细沙” 和“ 黄泥” 。通过及时对突水水源分析， 结合 C I 坑透和水样烘干化验， 及 时判明了水源， 进行了井下强排水， 保证了安全生产。 关键词 采煤工作面 顶板淋水 突水征兆c r 坑透烘干试验 突水水源 1 概况 岱庄生建煤矿 3 1 3 0 4 采煤工作面是三采区的首采面， 在 两巷掘进过程中遇有三条断层 ， 其 中运输机道一条落差 6 m 多， 其它现场资料不详。工作面位于王楼断层东侧， F 断层 南侧， 西侧距欢城边界断层约 3 2 0 m， 煤系地层与对盘的奥灰 接口。走向长 1 1 6 ． 0 ～1 5 2 ． 0 m， 倾斜长 3 7 5 ． 04 2 1 ． 0 m， 煤层 厚 3 ． 6 m左右， 倾角 4 9 o ， 赋存稳定， 结构简单， 节理发育。 1 ． 1 采煤方法 工作面采用走向长壁后退式悬移支架机采放顶煤采煤 法， 全部垮落法管理顶板。工作面铺设 0 ． 7 x 1 0 m的菱形金 属网护顶， 低位剪金属网放顶煤。采用 X D Y一1 型悬移支架 支护顶板； M G 1 5 0一 w采煤机沿底板推进落煤， 截深 0 ． 6 m， 采 高 2 ． 2 ～2 ． 4 m 。输送机为 S G B一6 3 0 ／ 2 2 0 一W型。煤机割煤与 后部放煤平行作业； 采用剪顶网后多轮顺序放煤。 1 ． 2 工作 面裂 隙发育情况 该工作面材料道、 溜子道在掘进过程中均揭露过三组裂 隙， 裂隙走向约为 N 3 5 。 5 。 E ， 倾角 4 5 。 左右， 每组裂隙 5～9 条， 裂隙宽度最大 1 ． 2 e m， 最小0 ． 7 e m， 有的充填方解石细脉， 有的充填泥质胶结物， 巷道穿过裂隙组时均有少量淋滴水。 如图 1 。 图1 裂隙在工程平面图位置 1 ． 3 工作面内钻孔情况 该工作面内共有两个钻孔。F 2 3钻孔封孔合格 ， 6 6 2 5 钻孔封孔不合格， 如图 1 示。在回采前对该钻孔进行重新 封孔， 但钻杆卡在钻孔 中。原资料提供的砂浆封闭段距为 一 2 0 0 ． 0 ～一 4 3 6 ． 3 m， 封孔层位为 3 煤以上2 9 ． 9 4 m至孔底， 重新钻探发现， 2 0 0 m后有砂浆， 但强度较差， 3 1 0 m时取出合 格的砂浆柱， 即停止钻进， 用水泥砂浆封闭钻孔， 终孔深度 一 31 1 ． 3 9m。 2 工作面 出现突水经过 2 0 0 2 年 1 月 2 8日早班 ， 工作面自开切眼推进约 5 8 m， 距 第三个裂隙组约 2 2 m时。顶板出现淋水， 无任何异常现象， 老塘内的水位标高约为一2 2 ． 4 0 m。到了中班时， 工作面大范 围出现淋水， 采空区内的水位上升到一2 2 2 ． 0 m。根据水泵的 排水能力、 水位上升时间、 充填系数等参数计算， 涌水量约为 2 1 ． 4 m ／ h ， 与回采地质说明书预计的数值基本吻合。2 9 h 后 工作面仅有少量的淋水， 水情趋于稳定。 2 0 0 2年2月 8日， 当工作面推进到第三个裂隙组时， 上 午 9时许 ， 工作面溜尾 1 0 I n段开始出现淋水， 仔细观察发现 淋水} 昆浊， 1 O 时 3 5 分， 淋水范围扩大到 6 0 m， 水量增大到1 7 ． 6 ， h 估算值 ， 1 6时淋水范围扩大到 9 0 m， 水量成倍增加。 顺裂隙喷出的水中含有大量的“ 细沙” 和“ 黄泥” ， 有的黄泥呈 粒块状 ， 粒径约 3 m m， 出现 了重大的突水 征兆 。 3 突水水 源分析 3 ． 1 直观分析 法判断突水水源 表 1 3 ． 2 对 3 E煤开采有直接影响的含 水层 1 3 t煤与欢城边界断层对盘接 口的奥灰强含水层。 因 3 1 3 0 4工作面距对盘奥灰强含水层 3 2 0 m， 无导水通道， 奥 灰强含水层对该工作面的回采无水患威胁； 2 三灰含水层。距 3 煤层底板 7 6 m， 三灰虽经王楼断 层和 P 与断层的错动， 但仍然不会对该工作面产生影响； 3 3 煤顶板砂岩含水层。由于该工作面为三采区的 首采面， 且工作面位于小向斜 一 的北翼， 3 顶砂水成为该 面的主要补给水源， 以静储量 、 弹性释放为主， 预计最大涌水 量为 2 2 ／ h 。 3 ． 3 3 煤 采动后是否导通侏罗 系砾岩水的分析 3 1 3 0 4工作面回采后顶板裂隙高约为采高的 2 8 倍， 冒落 高度为采高的 8 倍， 对应的高度分别约为8 4 m和 2 4 m， 距钻孔 资料提供的侏罗系砾岩含水层最少还有几十米， 况且工作面 仅推进不到 1 0 0 m， 不可能在没有充分冒落的前提下沟通该 含水层 。 维普资讯 2 0 0 3 年 第1 期 东 晨 科技 4 5 表 1 突水水 源分 析 水源 突水地点 突水现象 突水特 征 浅部 采 掘 顶板压力增大 ， 先出 地 表水 区， 水从顶 现 淋水 ， 黄泥或 砂 ， 水 混 浊 ， 含 砂 量 较 与地 面 冒通后 水 量 大 ， 如水 源少 ． 会 很 板出 快疏干 猛增 ，其势迅猛 水混浊 ． 一般水量不 回 采 工 作 顶板压力增大 ， 先淋 大 ， 出水 点 多 而 分 冲积层水 面 ． 水从顶 水 ． 放顶后水量突然 散 ． 往往涌砂或流砂 板出 增大 水溃入井巷 ， 水势迅 猛 回 采 工 作 顶板压力增大 ， 先淋 顶板水 面 ． 水从顶 水 ， 放顶后水量突然 冒顶前后为清水． 冒 增大 ， 经常伴有冒顶 顶时出现混水 板出 垮面现象 采掘工作 面 遇 封 孔 接近钻 孔时 煤壁 发 钻孔水 潮 ， 揭露后水集中涌 先出混 水 以后水 变 不 良的 钻 清 出 孔 3 ． 4 利用 C r坑透排 除工作 面“ 陷落柱” 构造导水 在工作面强排 水 的同 时 ， 进行 了井 下 c I 1 坑透 ， 利 用 2 5 个定点曲线， 采用井下迭代回归、 定参分析， 最终确定了该工 作面探测的初始辐射场 H 0为 1 6 0 d b ／ m， 正常场的衰减系数为 一 0 ． 3 0～一0 ． 3 1 ， 由此从形成的吸收系数等值线图中， 可明显 判断出前方工作面内无导水“ 陷落柱” 的存在。 3 ． 5 实验室水样烘干及切片化验分析 在井下实地采取 5份水样进行实验室烘干试验， 结果标 明每 1 k 的水样中含有 3 ． 7 5 g 的细砂 、 2 6 ． 8 7 g 的“ 黄泥” 。经 实验室切片及岩性对比证实， 细沙和“ 黄泥” 的主要成份与启 封6 6 2 5钻孔的冲洗液的主要成份相似， 可能是启封钻孔 钻进专用 的“ 2 号 ” 粘土岩等物质。 4 矿井裂 隙构造发育规律 1 裂隙具有较稳定的走 向性 ， 延 展性和赋水性 ， 矿井水 顺裂 隙补给存在一定的水力联系 。 2 在 3 t 煤揭露的裂隙组肯定能在 3 -F煤 中见到， 并且 还可以造成岩浆岩顺裂隙组侵入。 3 根据钻探 、 岩浆岩侵 入上 限及主要大巷揭露 证实， 裂 隙发育高度在 3 煤以上 9 8 m左右， 在 3 T煤以下 1 4 m左右。 4 裂隙比较发育地段位于两条大型断层之间， 且在断 层空间展布方向发生变化的地段， 走向与大断层基本一致。 5 3 1 3 0 4工作面出水结论 5 ． 1 冲洗液顺裂 隙流失 的分析示意 图 启封 6 6 2 5 钻孔施工过程 中 ， 在 3 』 煤 以上 6 9 m至 9 5 m 间的钻孔冲洗液发 生漏液现象 ， 由于 3 煤 以上 1 3 0 m范围内 没有强含水层， 根据中砂岩的岩性及工作面实际的揭露情 况 ， 判明冲洗液顺第三裂隙流失。 6 g 一 口 图 2 冲洗液顺裂 隙流失 的分析示意 图 5 ． 2 水样烘干及切片化验结果 根据实地采取的 5份水样 ， 经实验室烘干， 对照启封 6 6 2 5钻孔的冲洗液的主要成份 ， 结果均为启封钻孔钻进专用 的“ 2号” 粘土岩等物质。 综上所述， 3 1 3 0 4 工作面的异常出水的原因主要是 钻孔 启封过程中的冲洗液顺裂隙流失， 补给到该工作面第三裂隙 组并形成裂隙充填物。在 3 顶板砂岩水弹性释腴时， 这些 充填物随补给水共同流人工作面， 形成了较为独特的采煤工 作 面“ 突水” 现象 。 6 防治措 施 根据 3 煤层顶板砂岩水 以静储 量为主 、 弹性 释放 的特 征 ， 3 1 3 0 4 工作面有三组裂隙充满钻孔冲洗液， 决定在材料道 安装 3 7 k W的排水泵排水， 经过 6 2小时强排水， 工作面恢复 回采， 并安排专人 2 4小时监控水情， 同时， 加快工作面推进 速度。至工作面回采结果， 没再发生大的水情。 7结论 1 平时注 意收集现 场资料 ， 并应 充分利用 这些 生产技 术资料 ， 仔细排查、 分析、 对比， 逐一进行科学的论证， 去伪存 真 ， 找 出比较符合实际的解释。 2 利用科技手段， 如 c I 1 坑透等， 力争短时间内可靠地 查明工作面前方的地质构造。 3 以静储量、 弹性释放为主的3 顶砂水作为工作面主 要的补给水源， 实际生产中应加强工作面较低的巷道老塘水 情的观测， 铺设好防排水管线， 做好强排水准备。 作者简介黄 国华 ， 男 ， 1 9 6 7年 生 ， 安徽砀 山人 ， 现在 山东省 岱庄生建煤矿生产技术科从事采煤技术管理工作。 维普资讯