车集煤矿采煤工作面底板水害防治.pdf

一 煤 炭 程 A n 3年 第 7 赐 工 ．6卜＊矛 ＞ 矛 ＞ 矛 ＞ 霸 卜 矛 卜 矛 卜 日 ＞ 予 卜 矛 卜 于 卜 矛 卜 乞 卜 另 卜 另 ＞ 矛 卜 三 卜 予 卜 a 卜 矛 卜 a 卜 三 卜g u 5卜 矛 卜 矛 ＞ 矛 ＞ 矛 卜 刁 卜 Z卜 氏 甲＿W虎k怨 冷扣 哇b－ 夕 ～ M上＿｛2 土勾叮J 合 －l ＿D 、 ＿ 护 全诊 咖证 X、 块入 叩 吐召嘈咬志碰碰畦矽囱屯凶忌咱唾碰碰碰碰碰碰匈匈匈匈碰碰碰碰呼浮厂 邢 奇 生，盂 宪义，安 栓 志，李飞 （ 永 城 煤 电集 团公 司 车 集 煤 矿，河 南 永 城47 O y X）） ，，二狱欠’””””””“”“”“”’ ”‘’””“”””’““”“ ”” 关 泛 词 工 作 面 防 治 水 ； 底 板 加 固； 含 水 层 改 造 中 因 分 类 号 T Iy 7 41文 献 标 识 码 B文 章 编 号 16 7 l o p 9（2 0 0 3）0－0 0 16 －d e 永 城 煤 电 公 司 车 集 煤 矿 ， 设 汁 年 产 18 0 万 t ，主 采 煤 层 为 二 叠 系 山 西 组 二2 煤 层 。 矿 井 水 文 地 质 条 件 复 杂 ，自 1999年 底 投 产 以 禾 ，连 续 5 次 发 生 工 作 面 底 板 突 水 事 故 ， 先 后 淹 掉 3 个 综 采 工 作 面， 2 个 炮 采 工 作 面 ， 经 济 损 失 较 大。 m 皿 年 矿 成 立 了 专 门 的 防 治 水 机 构 ， 针 对 矿 井 水 文 地 质 条 件 ， 采 取 了 可 行 性 防 治 水 方 法 ， 经 过 一 年 来 实 践 证 明 ， 效 果 显 著 。 根 据 公 式 计 算 ， 煤 层 底 板 隔 水 层 安 全 厚 度 为 50 m ， 而 在 际 仅 有 35m，远 小 于 安 全 厚 度 。 而 且 由 底 板 水 压 应 力 比（随 底 板 突 水 阻 抗 因 子 和 底 板 导 水 裂 隙 发 展 因 子 而 发 展 直 至 突 水 的 尖 点 突 变 模 型 规 律 可 知 J 。＞1 ； 都 表 示 了 极 可 能 发 生 突 水 的 危 险 数 据 ， 加 之 局 部 地 段 存 在 原 始 导 高 ， 更 增 加 了 突 水 的 可 能 性。 因 此 ， 工 作 面 开 采 底 板 岩 层 受 矿 山 压 力 和 底 板 承 压 水 静 水 压 力 共 同 作 用 下 必 将 引 发 突 水 。 回矿 并 水 文地 质矛 件 3工 作面 防洽 永 卖 车 集 矿 主 采 煤 层 为 二 叠 系 山 西 组 二煤 层 ，下 距 石 炭 系 上 段 灰 岩 含 水 层 组 刃m 左 右 ， 该 含 水 层 组 由 6 层 石 灰 岩 组 成 ， 层 间 夹 有 泥 岩 及 砂 质 泥 岩 各 层 灰 岩 层 位 稳 定， 裂 隙 发 育 ，富 水 性 强 ，渗 透 系 数 ～ 般 为 2 －2 0 n d d ， 水 压 卑－6 M P， 备 含 水 层 之 间 存 在 水 力 联 系 ， 是 工 作 面 发 生 突 水 的 主 要 水 源。 煤 层 底 板 岩 层 是 一 组 砂 、 泥 岩 互 层 的 隔 水 岩 层 ， 由 于 地 质 构 造 复 杂 ， 隐 伏 断 裂 发 育 ， 构 成 高 压 水 的 导 水 通 道 ， 在 煤 层 开 采 过 程 中 易 引 发 突 水 ， 而 且 突 水 量 大 ， 来 势 凶 猛 ， 且 不 易 疏 干 。 31缩短 1 作 面 倾斜 长度 工 作 面 斜 长 对 底 板 突 水 的 影 响 比采 深 ， 煤 层 倾 角 ， 底 板 岩 体 力 学 强 度 等 都 明 显 ， 因 为 短 壁 式 采 煤 法 可 有 效 地 减 弱 底 板 破 坏 强 度 ， 缩 小 破 坏 深 度 ， 有 敕 地 阻 止 底 板 承 压 水 的 浸 入 。 用 数 理 统 计 的 方 法 ， 提 出 了 适 合 车 集 矿 水 文 地 质 条 件 的 合 理 工 作 的 斜 长 为 40m， 可 有 效 地 控 制 工 作 面 底 板 突 水。 要 加 大 工 作 面 斜 长 ， 必 须 采 取 底 板 加 固 和 底 板 含 水 层 改 造 ， 防 止 底 板 突 水 。 32 1作 面庇 板 加 固 和含 水层 改造 ZI作 面 突水 可 能性 简 析 工 作面底 板加 固 是对底 板 隔水层 薄弱 带进行 注 浆 强化 处理， 使其 有较 强的抗 采 动能力 ， 达 到安全 生 产 的目 的， 尤其 对 存 在 原 始 断裂 构 造地 段 进 行 注 浆 加 固， 具 有重要 意义。 含水 层 改 造是 通 过钻 探 注 浆 把含 水层 内 的地下 水 置换到 采场 以外 并 占据 贮水空 主 采 煤 层 底 板 隔 水 层 厚 度 为 50 m ，由 砂 、 泥 岩 组 成 ， 抗 张 强 度 低（ 16 －30 k g i Cm） 。 根 据 经 验 回 采 时 受 采 动 影 响 底 板 直 接 破 坏 深 度 为 10－17 m ，剩 余 有 效 隔 水 层 厚 度 仅 有 35m ， 底 板 承 受 水 压 值 为 SM Pa， 收 槁 日用 M o t 14 作 者 简 介 邢 奇 生 （1959－－－－） ， 男， 河 南 南 阳人 ， 高 级 工 程 师 ， l o p年 毕 业 于 中 国 矿 业 大 学 研 究 生 部， 现 任 永 城 煤 电 集 团 公 司 总工 程 师 、 车 集 矿 矿长兼 党 委 书记 n 16 一 炭 2 （XJ 年 第 7 期 煤程 工 面底 板 下 30－m m范 围 内 存 在 两 个 富 水 异 常 区，是 极 易发 生 突水 的 地段 ， 故 而 采 取 了 底板 加 固 和 含 水 层 改 造 方 法 加 以 防 治 。 根 据 W I作 面 防 治 水 方 案 ， 共 施 工 兀 个 钻 孔 ， 总 钻 探 进 尺 2 558 m ，注 入 水 泥 双b． 欠。 实 现 了 工 作 面 安 全 回 采 ， 未 发 生 底 板 突 水， 工 作 面 防 治水 工 作 取 得 圆满 成 功 。 间 ， 切 断 工 作 面 突 水 水 源 。 底 板 加 固 和 含 水 层 改 造 是 工 作 面 防 突 水 的 重 要措 施 。 32． 1底 板 加 固 和 含 水 层 改 造 的 方 案 设 计 在 工 作 面 上 、下 巷 道 内 每 隔 一 定 距 离 面 置 一 个 钻 探 注 浆 嗣 室 ， 在 桐 室 内 向 工 作 面 扇 形 布 置 钻 孔 （ 如 图 1 所 示 ） 。 5经 济 效 益 车 集 矿 采 用 底板 加 固和 含 水 层 改 造 防 治 水 害 ， 一 年 来 未 发 生 突 水 事 故 ， 有 效 地 拄 制 了 矿 井 涌 水 量 的 增 加 ， 根 据 计 算 每 忻儿 的 矿 井 涌 水 量 ， 二 年 排 水 费 用 互 ． 5 万 元 ， 照 此 计 算 ， 一 个 工 作 面 不 发 生 突 水 一 年 可 节 约 费 用 数 百 万 元 ， 而 且 可 实 现 安 全 生 产 ， 取 得 了很 好 的 经 济效 益 和 社会 效 益 。 回 I M （M作回钻 孔布 沮回 根 据 已 往 钻 探 注 浆 经 验 ， 在 本 矿 底 板 含 水 层 中 注 浆 ， 浆 液 扩 散 半 径 可 达 2 0 －30 i n，因 此 在 工 作 面 布 置 钻 孔 时 烙终 孔 位 置 相 距 刀 －30 i n ， 终 孔 层 位 在 石 结论 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 3 6 22 6 6 6 6 6 6 1） 车集 矿在 水压 高、 含 水层厚 度大 杰 层距 含 水 层较 远 的条 件下进 行底 板加 固， 在全 国 尚属首 例， 经 过认 真细 致 地工 作之 后， 取 得 了 良好效 果， 证 明底 板 加 固和 含水 层改造 是适 合车 集 矿水 文地 质条 件的仿 治 水方 法。 在类 似条 件的 矿 区可 推广使 用。 由 于 矿 井 地 下 水 压 较 高 ， 一 般 为 4 －6 M P， 煤 层 底 板 岩 层 软 弱 ， 施 工 钻 孔 时 孔 口 管 长 度 必 须 下 人 16 －2 0 In， 注 浆 加 固，且 必 须 做 耐 水 医 试 验 ，试 验 耐 压 值 必 须 在 15M Pa 以 上 ，钻 孔 周 围 无 底 鼓 或 漏 水 现 象。 开 孔 孔 径 O 133m m ， 孔 口 管 直 径 ①l 肥n u n，终 孔 直 径 n g s m z n 。 孔 深 根 据 钻 孔 具 体 位 置 而 定 O一 般 在 阴 －150 m 之 间。 2） 在 工 作 面 回 采 前 ，采 用 井 下 瞬 变 电 磁 法 探 测 水 源 是 进 行 底 板 加 固 和 含 水 层 改 造 的 前 沿 工 作 ， 具 有 指 导 和 参 考 作 用 ，使 防 治 水 工 作 有 目 的 有 重 点 。 物 探 与 井 下 钻 探 相 结 合 ， 可 保 证 工 作 面 防 治 水 的 有 效 性 。 32 3注 浆 参 数 确 定 注 浆 村 料 采 用 42 5 ‘普 通 硅 酸 盐 水测量 大 时 可 掺 入 黄 土 或 粉 煤 灰）浆 液 配 比 一 般 为 1 0 3－0 5 （ 水、 水 泥 重 量 比） ，如 果 钻 孔 出 水 量 较 大 （10 0 忐 几 以 上） ， 可 将 水 灰 配 比 调 至 1 0． 5 －1 0 八注 浆 终 压 一 般 拄 制 在 水 压 值 的 2－3 借 ， 一 般 为 14M Pa Q即 保 证 最 大 程 度 地 注 入 泥 浆 又 兼 顾 注 浆 施 工 的 安 全 性 。 刀注浆 改造 的 目的 层 通 过 对 含 水层 分 析 确 定 L 汕 改造 目 的 层。 即 可 以 切 断 煤 层 底 板 与 含 水 层 水 力联 系， 又 能增加 底 板 抗 张强 度 ， 使 ＼＜玉不 发生 突水 。 4 ） 在所 有设 汁 钻 孔 施 工 完 之 后， 要 在 曾 经 出 水 较大 的 钻孔 附近或 者认 为 注浆质 量 下理 想 的钻孔 附 近增 加 注浆 钻孔 兼 做 检 查 钻 孔， 检 查 孔 出 水量 小 于 2 0 In 儿， 做 为钻探 注 浆的效 果标 也 忍防治 水效 果 车 集 煤 矿 采 用 底 板 加 固 和 含 水 层 改 造 这 一 方 案 在 财肘 工 作 面 防 治 水 工 作 中 取 得 良 好 效 果 。 y肘 工 作 面 位 于 北 翼 下 山 采 区 ， 工 作 面 走 向 长 8 （X）11， 倾 斜 长 度 ％ －12 （）Yi， 煤 层 厚 度 2 8 m， 煤 层 倾 角 16 o， 可 采 储 量 驯 万 t ， 水 压 值 5 SM Pa。 回 采 前 采 用 瞬 变 电 磁 法 对 工 作 面 底 板 合 水 构 造 进 行 了 探 侧 ， 发 现 工 作 乡考 文献 ＊王作宇， 刘鸿泉承压水上采 煤 煤炭 工业出版社， l p o l ［ 2］ 王连国 宋扬启杨矣水的非线性特征及预测 煤炭工业部出 版 社． a p l （ 责任 编 辑章 新 敏） 门