矿井抢险用潜水泵站串接排水系统探讨_李巍.pdf

开开采采技技术术与与装装备备 松软砂岩强富含水层矿井首次应用放顶煤采煤法开采 崔振涛 华能集团扎赉诺尔煤业有限责任公司，内蒙古 满洲里 021410 ［ 摘 要］结合新一采左二片工作面地质情况，对采用放顶煤采煤法所面临的难题，从合理选 择设备选型、处理顶板水和科学放煤等方面入手，通过采取超前疏放水、顶板监测管理、设备检修、 动态出煤和采空区及顶板淋水控制等措施，实现了铁北煤矿左部首次在松软砂岩强富含水层下采用放 顶煤采煤法开采。在整个回采过程中，加强了放煤及顶板管理工作，针对顶板含水层变化，采取相应 的工艺，取得了较好的效果。工作面相比不放煤多采出煤炭 0. 535Mt，增加收入 8548 万元。 ［ 关键词］松软砂岩强富含水层; 放顶煤; 超前疏放水; 顶板管理; 动态出煤 ［ 中图分类号］ TD823. 4 9［ 文献标识码］ B［ 文章编号］ 1006- 6225 2018S1- 0014- 04 First Application of Top Coal Caving in Coal Mine with Soft Sandy Strata and Enriched Aquifer ［ 收稿日期］ 2018－11－16［ DOI］ 10. 13532/j. cnki. cn11－3677/td. 2018. S1. 004 ［ 作者简介］ 崔振涛 1979－ ，男，河南滑县人，助理采矿工程师，技术副队长。 ［ 引用格式］ 崔振涛 . 松软砂岩强富含水层矿井首次应用放顶煤采煤法开采 ［J］ ． 煤矿开采，2018，23 S1 14－17. 随着综采放顶煤工艺的推广和应用，综采放顶 煤采煤方法作为开采缓倾斜和急倾斜特厚煤层的一 种有效方法，具有高产、高效和吨煤成本低等明显 的优势。扎赉诺尔煤业有限责任公司铁北煤矿决定 在新一采左二片工作面采用综采放顶煤采煤工艺进 行工作面的开采。然而在松软砂岩含水砂层下采用 放顶煤采煤法进行开采，顶板管理十分困难，尤其 是工作面初采和末采阶段，顶板淋水等问题一直伴 随回采，顶板管理和安全回采更加困难。为此，铁 北煤矿结合扎煤公司与天地科技股份有限公司合作 研究松软砂岩含水砂层下综放控水采煤方法，在新 一采左二片工作面提出调整和控制采动影响引起张 裂型破坏区的发育程度及其渗透性变化方法，控制 综放工作面涌水量大小，来满足综放工作面安全生 产的需要。实际生产中主要采取少量适当放煤与工 作面快速推进相结合，采取超前疏放水、顶板监测 管理和采空区及顶板淋水控制等措施，实现了新一 采左二片工作面在Ⅱ2a煤层顶板覆岩多层松软岩近 砂岩含水层条件下综放工作面安全开采，新一采左 二片工作面综放开采取得了阶段性成果。同时也为 松软砂岩强富含水层下采用放顶煤采煤法进行开采 积累了宝贵经验。 1新一采左二片工作面概况 1. 1地质条件 新一采左二片工作面，左部以第七勘探线为 界，右部以新一采区轨道下山和新二采区轨道下山 为界，上部为新一采首采面，下部为未开采煤层。 工作面于 2011 年形成，2012 年工作面安装完毕。 首采工作面走向长 1500m，倾斜宽 165m，面积 247500m2，煤层赋存稳定，倾角 6左右，平均煤 层厚度 8. 5m。煤层直接顶板岩性以炭质泥岩、泥 岩、泥质砂岩为主，底板由泥岩和砂质泥岩互层组 成。 1. 2水文地质条件 根据黑龙江省煤田地质物测队 2006 年 3 月份 地质物探资料及铁北煤矿生产实践，在左部采区 Ⅱ2a煤层之上共有 5 个含水层，由下至上分别为一 含、二含、三含、四含、五含，距开切眼 380m 位 置处一含水层与二含水层合为一层含水层，合层区 长度为 170m。一含水层距工作面顶板仅为 27 ～ 30m，为松软砂岩强富含水层，对工作面的回采管 理有极大的威胁。 2采用放顶煤工艺面临的难题 2. 1顶板承压含水层 铁北煤矿井下涌水主要来自煤层顶板的各含水 层。这些含水层均为承压含水层，揭露或接触后工 作面很容易出现溃水溃沙的灾害。而左部区域内钻 孔稀少，勘探成度低，对此区域的水文地质及煤层 赋存情况很难判定。结合实际经验，回采前必须提 前对此工作面进行疏放，制定可靠的防治水方案， 41 第 23 卷增刊 1 2018 年 12 月 煤矿开采 COAL MINING TECHNOLOGY Vol. 23Supp. 1 December2018 ChaoXing 确保新一采左二片工作面安全生产顺利进行。 2. 2放顶煤工艺的首次应用 由于新一采左二片是铁北煤矿首个采用放顶煤 开采的工作面，各项管理制度和回采要求相应产生 了一些变化，员工对放顶煤开采工艺的了解和掌握 还不到位，加之新一采左二片工作面的顶板水文地 质情况比之前几个回采面要复杂，所以给放顶煤开 采增加了难度。 3开采前的准备工作 3. 1井下设备选型 根据水文及地质条件，铁北煤矿支架选型按照 需要承受的载荷为 8 倍采高的岩石重加最大厚度的 顶煤重计算。最终确定为工作面安装 ZF5600/17/ 35 型液压支架111 台，上部端头设有 ZTP8000/35/ 17 型端头支架 2 架 1 组支护顶板;MG300/755－ WD 型采煤机，SGZ－764/630 型刮板运输机，LPS －1000 型破碎机，SZZ－764/250 型转载机，DSJ－ 1000/275 型巷道胶带运输机。采用走向长臂综合 机械化采煤方法，工作面采高为 3. 2m，放高为 2. 0m。全部垮落法管理采空区。作业方式为半班 检修两班半生产。 3. 2疏水降压，保证顶板安全 左部采区顶部共有 5 个含水层，含水层从未受 到过采动疏水降压，原始水压较高，对工作面安全 回采威胁很大。其中地震勘探资料查明，一含、二 含存在合层区，使得工作面水文地质条件变得更加 复杂，工作面突水、溃砂的可能性较大，安全开采 的难度加大。为了疏降或疏干工作面生产区域内的 一含、二含，起到采前最大限度地疏降含水层和降 低回采工作面涌水峰值的作用，铁北煤矿根据天地 科技股份有限公司专家制定的左部探放水方案进行 采前疏放水，在工作面副巷内布置一定数量的仰上 钻孔疏放一含，钻孔间距 50 ～ 100m;在工作面运 输巷内布置一定数量的仰上钻孔探放一含，钻孔间 距 50m; 探巷内布置一定数量的仰上钻孔探放二 含，钻孔间距 50 ～ 200m。当涌水量明显增加或突 然增大时，将原先的超前 50m 打钻孔改为超前 30m 打钻孔，进一步保证顶板安全。 3. 3建立健全疏排水系统 健全畅通的疏排水系统是确保新一采左二片工 作面安全生产的重要环节，试采前必须要做好以下 几项工作 1建立健全畅通的矿井及采区疏排水系统， 矿井中央泵房、采区泵房等所有水泵在试采期间必 须保证可随时开泵排水。要加强排水设备的维修与 管理，定期清理水沟、水仓等，确保采区和矿井的 疏排水系统正常。 2在开采前由矿组织核定矿井和工作面的 排水能力，并对排水设备及水沟、水仓等做一次全 面检查。将各水仓内淤积煤泥清理干净，使水仓内 积水排到最低水位。 3工作面的疏排水系统至关重要，必须保 证其畅通无阻，工作面运输巷与探巷之间的疏水通 道要确保畅通，工作面与水仓、水泵之间要布置必 要的挡沙设施，排水管和泵要安装到位。 4在试采期间工作面及各水泵房的通讯系 统必须畅通，必须设专人接听电话。 根据 煤矿安全规程规定，正常涌水量在 1000m3/h 以下时，井下主要水仓的有效容量应能 容纳 8h 的正常涌水量，新一采区最大涌水量 600m3/h，铁北矿拥有甲、乙、丙 3 个水仓，其仓 容符合规程规定。 4工作面回采管理 4. 1建立健全各项管理制度 建立健全以岗位责任制为中心的 “三会” “七 制” 即班前会、周安全例会、月安全例会，职工 安全岗位责任制、干部下井带班责任制、设备检修 制、事故追查分析制、交接班验收制、油脂和乳化 液管理制、员工请假和考勤制 。以此加强员工的 安全思想，落实岗位责任，严格执行制度。此外， 还推出了班组劳动竞赛、乌金杯活动，调动职工的 生产积极性。 4. 2矿压监测，强化顶板管理 1工作面回采过程中，综采一队为掌握顶 板压力情况，每隔 10 台支架安设 1 台矿压表，要 求在拉移支架时必须保证初撑力，拉移完毕后对支 撑力不够的支架进行补压，并配合反渗透净化水装 置避免水中的杂质流入到工作面的液压系统中，极 大地降低了液压支架 “漏、窜”现象的发生。同 时每天都由值班队长对支架支撑力、支架状态进行 检查。对于生产过程中工作面个别地段片帮问题， 采用超前移架及时控制住顶板，遇到顶板破碎情况 时，采取了超前擦顶带压移架。新一采左二片工作 面在整个回采过程中，顶板状况较好，未遇到较严 重的顶板问题。 2通过记录的矿压数据进行分析总结，掌 握顶板周期来压规律以指导安全生产，实现顶板安 全管理。对铁北煤矿新一采左二片工作面进行矿压 51 崔振涛 松软砂岩强富含水层矿井首次应用放顶煤采煤法开采2018 年增刊 1 ChaoXing