3上106工作面顶板水的预测预防研究.pdf

2 0 0 7 年 第5 期 童 撼晨 科技 3 上1 0 6工作面顶板水的预测预防研究 张安兴 枣庄矿业 集团公 司新安煤矿 ， 山东 枣庄2 7 7 6 4 2 摘要施工仰上孔探测了3 煤上覆含水层 尤其是上侏罗系 的富水性， 利用公式法和类比法准确地计算 了工作面最大涌 水量， 提出了防治水措施， 保证 了安全开采， 总结了3 煤顶板水的突水规律。 关键词仰上孔 侏罗系水突水规律 新安煤矿～采区北翼 3 上煤上距上侏罗系含水层小于 8 0 m， 根据地质报告 和近 几年的开采表 明， 3 煤顶板砂岩 富 水性弱， 易疏干， 上侏罗系砂砾岩富水性弱 ～中等， 上侏罗系 水是开采 3 煤主要的充水水源。新安矿在 3 上1 0 6综放工 作面防治水方面进行了探索和研究。 1 概况 工作面开采山西组第三层煤上层 简称 3 I一 煤 ， 走向长 9 0 8 m， 倾斜长 1 4 6 ～1 7 7 m， 采放厚度4 ． O m。 3 煤从停采线附近向北分又为3 E 、 3 _ F两层煤。3 t煤平 均厚度4 ． O m， 工作面北部有冲刷变薄现象， 冲刷深度 0 2 ． 0 m。顶板岩性 直接顶为泥岩， 厚 1 ． 3 51 ． 5 0 m， 老顶为砂岩 或砂、 泥岩互层， 厚度为 2 0～3 0 m 。本面 中、 北部 3 E煤顶板 至上侏罗统底界基岩柱 4 0 m左右， 南部增大， 至胶带下山达 8 0 m左右。底板一般为 3 煤与3 _ F煤之间中矸， 厚 0 ～2 8 ． 9 2 m， 平均 2 0 m左右， 岩性 顶部 为泥岩或砂质泥岩， 厚 0～ 1 ． 3 0 m， 较松软， 遇水易泥化， 下部为中、 细砂岩， 坚硬。 工作面断层较发育， 两道实际揭露的影响开采的断层有 9 条。受 、 F 3断层影响， 面内可能还有隐伏的小断层。另 外， 工作面中北部裂隙也发育， 造成煤 岩 层十分破碎。 2 工作面充水性因素分 析及涌水量预计 2 ． 1 工作面充水性因素分析 1 含水层。根据各含水层的赋存特征， 影响工作面安 全开采的主要含水层是第四系下部含水层段、 上侏罗统一段 砂砾岩含水层和 3 煤顶板砂岩含水层。 第四系下部含水层为弱松散孔隙承压含水层， 3 1 0 3 ⋯、 3 1 0 2等工作面开采实践证明 该含水层富水性弱， 向工作 面充水 量小 。 上侏罗统一段砂砾岩含水层为岩溶裂隙含水层， 该工作 面自东至西， 侏罗系地层厚度由薄变厚， 厚为5 0 ～9 5 m。中上 部为砂岩， 底部为砾岩， 砾岩层厚度平均 2 5 m左右， 富水性弱 ～ 中强 ， 为 3 ． ． 煤的直接充水含水层。 3 煤层顶板砂岩含水层为裂隙承压含水层， 山西组在 3 煤层顶板以上残厚 3 0～8 0 m， 其中砂岩平均厚 2 2 m左右。 3 1 0 3 1 ] 、 3 1 02 等工作面开采表明 该含水层富水性较弱。 以上各含水层皆以静储量为主。 2 “ 两带” 。垮采比、 裂采比分别按4 、 1 6 计算， 则垮落带 高度和导水裂隙带高度分别为 1 6 m、 6 4 m 。 3 断层的导水性。掘进中 }- 3 1 0 6 7断层曾冒顶出水， 涌水量 1 0 m 】 ， h 左右， 预计回采中该断层以及工作面裂隙发育 区涌水量将较 大。 2 ． 2 涌水量预计 根据以上充水性因素分析以及 3 上1 02 工作面开采实践 经验 ， 预计该面涌水量 以上侏罗统一段砂砾岩岩溶水为主， 另外有部分3 煤顶板砂岩水。 1 根据公式 Q2 ． 7 3 K M S ／ I g I r o 分别计算上侏罗 统一段砂砾岩岩溶水、 3 煤顶板砂岩水的涌 下转第7 9页 持两段直， 确保溜子正常运转。 5 调采要避开周期来压 ， 斜子头要避开顶板破碎带和 构造带 。 6 调采一个循环后平推两刀， 再继续调采。 7 各工序要严格执行敲帮问顶制度和监护制度。 调采工作面后的过巷采煤工艺同 1 巷道与工作面推进 方向斜交 巷道 A B、 C D 的过巷采煤工艺相同。 3 应用效果 1 断层带累汁拣矸 6 7 2 m ， 增加效益 2 6 ． 5 2 万元。 2 在 6 1 1 0 4 工作面安全过巷4 0 0余米， 历时4个月， 多 采留巷煤柱 8 8 4 0 t ， 计增加效益 1 7 6 ． 8万元。 3 对回采工作面过巷采煤工艺进行了系统的研究， 过 巷采煤是工作面的薄弱环节， 也是易发生事故的根源之一， 通过应用以上采煤工艺， 实现了安全生产。 作者简介尹承水男， 现任新汶矿业集团盛泉矿业有限公 司技术科科长。 、 维普资讯 2 0 0 7 年 第5 期 东 瞧晨 舛技 7 9 钱财。其实以发展的眼光、 站在煤矿下井工人的立场、 以人 性化的思想认识这个问题， 就会心平气和、 欣然接受。 随着社会的进步、 经济的发展， 地面的办公环境、 工作环 境却发生了变化。而煤矿工人， 对社会做的贡献并不比地面 工作的人少， 因此他们也应该享受社会的进步、 经济的发展 带来的变化。装修井下巷道， 就是改善和美化工作环境、 办 公环境。因此矿井装修是历史的必然、 社会的进步． ．不要用 老眼光把煤矿看成是“ 脏、 乱、 差” 的代名词。而应该把煤矿 看成是光明、 美好的事业， 那么就会正确看待颇具争议的矿 井装修的问题了。 2 ． 2 矿井装修对煤矿安全具有重要的作用 环境对人的思想情感影响具有重要的作，q 』 、 矿井装 可以给煤矿工人创造一个优雅、 舒适、 美好∞工作环境 ．这 对激发煤矿工人 热爱生活 、 珍惜生命具有重要的 怍用。这 比 给工人多发点奖金、 福利等物质刺激进行安垒教 育要来得深 刻 、 透彻 、 具体。因此应该提倡鼓励矿井装伦 ， 美化煤矿 【人 的劳动环境， 提高煤矿工人的生活品味。当然矿井装修要讲 究科学、 安全、 环保等各方面因素。避免利用可燃材料、 设计 要符合科学， 切忌中看不中用。 3 结束语 站在人性化的角度反恩矿井设计和安全管理， 可能有很 多值得改进的地方。由于本人才疏学浅， 加之实践经验欠 缺， 提出问题的观点和看法也不一定正确， 只起着抛砖引玉 的作用。还请有经验的同行和专家多多指教。一起把我国 的煤矿安全事业做得更好。 作者简介晁永强 1 9 6 5 一 男， 大专， 山东省枣庄监狱副 ， 程师， 现任职于山东省枣庄监狱金庄生建煤矿。 上接第 7 7页 水量。 ①上侏罗统一段砂砾岩岩溶水涌水量 K 0． 0 8 4 5 M 2 5． 0 S2 0 06 7． 4 71 3 2． 5 3 r 0 2 3 9 ． 4 2 R o 6 2 4 ． 6 7 则 07 6 ． 2 ／ h ②3 煤顶板砂岩水涌水量 K0． 0 41 47 M 2 2． 0 S2 7 06 6． 612 03． 3 9 r 0 2 3 9 ． 4 2 R o 6 5 3 ． 6 1 则 02 2 ． 0 m 3 ／ h 2 利用类比法， 预计该面涌水量 1 3 0 m 3 ／ h 左右。 综合预 计本面正常涌水量 5 O ／ h左右， 最大涌水量 1 5 0 m ／ h 左右。 3 防治水措施 1 在切眼和运顺分 别施工一 上侏 罗系探放水孑 L ， 在 切 眼施工钻孔进入侏罗系0 ， 2 m， 没出水； 在运顺施工钻孔进入 上侏罗系8 ． 8 m， 孔径 8 1 m m， 涌水量 l ／ i 】 ， 其中在 3 煤老 顶砂岩涌水量 1 m ] ／ h 左右。说明3 i 煤上覆含水层以上侏罗 系水为主。 2 建立畅通的排水系统 ， 在运顺安装三路 q b l 0 8 m m排 水管路， 安装排水能力不低于 1 5 0 m 3 ／ h 、 扬程 3 0 m的水泵。在 轨顺安装一路 q b l 0 8 n m l 排水管路， 安装排水能力不 低于 5 0 ／ h 、 扬程 3 0 m的水 泵。 3 建立畅通的泄水系统， 在运顺从工作面到低洼点水 仓挖深 0 ． 8 m、 宽 0 ． 8 m的排水沟， 缓解初次来水压力。 4 加强矿压观测和水文地质观测， 做好预测预报。 4 工作面突水规律 工作面涌水量与推进度的关系见图 1 。由图可见， 工作 面初次来水就迅速达到最大涌水量 1 2 0 n ／ l 1 ， 随后迅速下降 为 5 0 T n 3 ／ h ， 然后缓慢变为4 0～3 0 n 1 3 ／ h 。分析认为 1 因为切 眼附近3 煤距上侏罗系只有 3 5 ～4 0 m， 所 以直接顶冒落后 导水裂隙带就很快发展到上侏罗系， 致使初次来水步距小 2 虽然一采区北翼上侏罗系水在 3 1 0 2 工作面得到一定疏 放， 但因为 3 1 0 6工作面与 3 】 o 2工作面间有落差 3 0 m左 右的 断层把含水层隔开， 且 3 1 0 6 工作面比3 r 1 0 2工作 面低 6 0 m左右 ， 所 以 3 1 0 6工作面处于一 个相对独立的水文 地质单元， 上侏罗系水基本没得到疏放， 致使初次来水就迅 速达到最大涌水量； 3 因为上侏罗系水以静储量为主， 所以 达到最大涌水量后又迅速下降， 然后呈缓慢变小趋势。 南 a 嚷 工作面推进长度 m 图1 涌水量与推进度关系图 5 经济效益与社会效益 1 由于准确预计了工作面开采时的最大涌水量， 并提 出了相应的防治水措施， 准备充分， 工作面突水后， 杜绝了水 害事故 ， 实现 了安全生产。 2 该技术成果可广泛用于新安煤矿有上侏罗系分布的 3 3 J ． 煤工作面的防治水研究， 对水文地质条件类似的其他 矿井有借鉴价值。 作者简介张安兴 1 9 6 1 一 男， 山东临朐人， 地质工程师， 工学硕士学位， 现为枣庄矿业集团公司新安煤矿生产矿长。 维普资讯