煤矿回采工作面防治水问题分析.pdf

当代化工研究 Modern Chemical Research68 技术应用与研究 2020 门 煤矿回采工作面防治水问题分析 *柴玉杰 山西汾西矿业集团南关煤业有限责任公司山西031300 摘耍在煤矿生产系统中，地质结构、水文条件、外部环境等方面因素都有可能导致回采工作面渗水、积水等现象，导致生产无法正常 开展，且存在较大安全隐患.因此，在煤矿生产管理中，针对回采工作面的防治水问题的研究，至关重要.文章以山西晋城某煤矿为研究 对象，针对回采工作面的防治水问题进行分析，并分析了防治水工程设计思路和相关管理措施. 关键词煤矿；回釆工作面；防治水 中图分类号T 文献标识码A Analysis of Wat er Prevent ion and Cont rol in Coal Mining Face Ch a iYujie Na n gua n Co a l In d ustr y Co ., Ltd ., Sh a n xi Fen xi Min in g Gr o up, Sh a n xi, 031300 Abstracts In the coal mine production system, geological structure, hydrological conditions, external environment and other factors are likely to lead to yater seepage and ponding in the working face, leading to the normal production and the existence of large potential safety hazards. Therefore, in the management of coal mine production, it is very important to study the prevention and control of water problems in the working face. Taking a coal mine in Jincheng, Shanxi province as the research object, this paper analyzes the water prevention and control problems in the working face, and analyzes the design ideas and relevant management measures of the water prevention and control project. Key words coal mine； ； workingface； ； prevent and control water 引言 我国地缘广阔，煤炭资源丰富，煤矿成为我国能源产业 中不可或缺的一部分。在煤矿生产系统中，回采工作面是采 煤作业的主要场所，如果出现渗水、积水等情况，会直接影 响煤矿生产活动的开展，严重时还可能引发严重事故。在我 国煤矿生产及管理水平不断提高的情况下，从技术到管理层 面做好煤矿回采工作面的防治水工作，是提高生产效率、保 证工人生命安全、提升煤矿效益的有效方法。 1. 煤矿回采工作面概况 某煤矿位于山西省，该煤矿12-233回采工作面的上部没 有河流、湖泊等固定水源。主要的水源形式包括降雨和地下 水，该回采工作面的基本情况见表1。 表1 12-233回采工作面相关厚度及降水量 类别数值 黄土层厚度135-170m135-170m 盖山厚度260-350m260-350m 基岩厚度130-190m130-190m 年平均降水量600mm600mm 该煤矿自2016年正式开采，因长期开采的影响，该地区 地表土质比较松散，地层有大量裂缝。这种情况导致该地区 日常降水很容易进入含水层，同时地下水的入侵问题也比较 严重。在该地区地表存在一定厚度的黏土隔水层，所以目前 地表降水对回采工作面的影响比较低。该回采工作面的主要 构成包括顶板、底板等支护系统。 顶板部分的含水层包括石灰岩3层，分别用Cl、C2、C3 编码表示，同时还有粗粒砂岩1层，用Ml表示。不同含水层 的厚度见表2。 表2顶板含水层厚度分布 含水层编码厚度mm平均厚度mm ClCl3. 9-19.13. 9-19.113.513.5 C2C23. 3-17.53. 3-17.512. 112. 1 C3C36. 3-10.66. 3-10.68. 78. 7 MlMl1. 5-9. 01. 5-9. 03. 93. 9 因为石灰岩含水层不均匀性较强，该位置含水量较大，在 回采工作面进行开采作业时，因振动和内部受力平衡被破坏， 土层、岩层中的缝隙曲一步扩大。通过钻孔控制的方式测得 该区域单位涌水量大概为0. 0080L/S m,放水钻孔数量为30, 探放深度约为3m。经过观察，发现该区域含水性比较弱。在开 采过程中，出现导水现象，水进入到回采工作面形成积水。 底板部分的地质构成包括白云岩、石灰岩等，经测得该 区域单位涌入量约为3.501L,说明该区域属于强富水层。在针 对回采工作面进行掘进施工时，发现存在3处正断层，但此处 目前暂无导水、淋水等现象，所以对回采工作的影响较小。 2.煤矿回采工作面防治水方案设计思路 针对煤矿回采工作面进行防治水方案设计时，需要考虑 该地区地质构造、围岩、开采进度等山。并且，还应当对每 层顶板砂岩断层、裂隙中的含水量进行有效控制，降低水头 高度，这是做好防治水工作的关键。本文案例中煤矿企业针 对回采工作面开展的防治水工作，主要内容如下所示。 ⑴钻孔作业 该煤矿防治水工作人员在采用常规的防治水措施时，十 分重视钻孔点位及方式的科学性。在钻孔时，尽量让钻头到 达含水层顶部，确保钻孔能覆盖整个区域。在钻孔间距控制 方面，技术人员适当加宽了与巷道走向平行的钻孔间距，而 与巷道走向垂直的相关钻孔的间距则大于工作面倾向长度的 当代化工研究 Modem Chemical Research2020 门 技术应用与研究 一半。通过对钻孔位置和深度的有效控制，可以进一步缩小 回采工作面输水盲区，提高防治水效果図。 ⑵离水层防治 回采工作开展的期间，工作面采空区上部会出现弯曲沉 降带及冒落带，同时还会出现大量裂缝，引发导水现象。正 常情况下，釆空区上部岩层的弯曲沉降程度，将会直接影响裂 缝、裂隙扩张程度，加上导水现象的出现，很可能会出现地面 塌陷的现象。另外，部分采空区上部有坚硬的顶板岩石，当它 不能和附近较软的岩石层同步弯曲下沉，离层问题随之出现。 从防治水工作的角度来讲，离层现象会导致内部储存大量水， 在该区域重量不断增大，或受到开采振动、地质活动影响时， 会导致岩层崩裂，大量水涌入工作面，引发事故。 针对这一问题，本文提到的煤矿企业技术人员专门编 制了离层水探测方案，利用相关方法对离层现象进行监测。 想要做好离层水的防治，需要科学配合回采工作面的推进进 度。如果钻孔作业太早进行，离层水现象还没有大规模形 成，如果太迟，则无法有效釆取应对措施。根据该煤矿多年 开采的经验，离水层一般会出现在距离切眼35m左右的范围 之内孔所以在回采工作面不断推进的情况下，技术人员会 在相关位置进行钻孔放水，然后看出水量，如果出水量超过 每小时20m3,则说明离水层现象比较严重，则进一步钻孔， 降低离水层内部压力。 3煤矿排水系统 该煤矿为了有效提高防治水工作水平，对排水系统进行 了专门设计。如图1所示，煤矿企业在副立井的底部配备了 泵房和容量达到6020m3的水仓。根据实际情况，该排水系统 设计的最大涌水量为800m3/h ,配备了5台离心水泵，2台执 行排水工作，2台作为备用，1台检修。通过中央控制系统， 当回采工作面涌水量处于正常范围之内时，第一台排水泵持 续工作，如果涌水量达到设计的最大涌水量，第二台设备加 入运转。为了进一步确保排水系统稳定运行，排水管道选用 的是高强度无缝钢管，在铺设时尽量减少转角、拐弯，有助 于提高排水效率⑷。 图1煤矿排水系统示意图 3.煤矿回采工作面防治水工作要点 1 把控好钻孔作业时机 在煤矿回采工作面生产活动进行过程中，要密切关注 回采进度，同时通过相关仪器对垮落步距进行监测。在此基 础上，根据设计标准和相关技术规范，合理选择放水钻孔时 间，并根据出水量和相关仪器数据，适当增加钻孔数量。 2 注意保证排水系统畅通性 在煤矿排水系统工作期间，可能会因为水中杂质导致排 水管道出现堵塞现象，影响排水效果和效率。同时，排水巷 附近地质变化也可能导致其畅通性受到影响间。为此，需要 专门的巡检人员做好排水系统的畅通性检查，一旦发现堵塞 现象，需要及时按照科学方式在合适的位置设置泄水孔，再 针对性解决堵塞问题。另外，放水钻孔如果被堵塞，或者因 岩层塌陷导致钻孔被埋，则需要及时在合适位置钻孔，或采 用下设筛管的方法，保证排水工作正常进行，避免水位升高 产生隐患。 ⑶做好■顶板沉降量的监测分析 防治水工作开展过程中，还需要密切关注采空区、作业 区、钻场区顶板的沉降量，采用专业仪器对其沉降量、淋水 值进行测量。如果监测发现部分区域沉降量或淋水量超过合 理范围，则需要针对性及时加强支护，保证其稳定性，避免 出现顶板塌陷问题。 ⑷全面提升工作人员防治水能力 煤矿回采作业面的防治水工作实际上与每个管理者、工 作人员都有关，防治水工作的有效开展，是保证工作质量和 生产安全的关键。因此，首先需要让煤矿全体员工建立科学 的防治水意识，培养工作人员的责任感，让他们意识到防治 水工作的重要性。其次，通过定期的培训活动，提高所有人 员的防治水专业素养。比如，让回釆面的工作人员懂得如何 观察区域导水量，能够有效发现异常情况，并及时上报，必 要时采取有效措施进行应对固。另外，煤矿需要建立一套完 善严谨的权责管理机制，将防治水工作的权利和责任落到实 处，结合严格的巡检制度，一旦发现任何问题，及时找到责 任人。通过这样的方式，不断提高煤矿工作管理团队的防治 水工作水平，降低降水、地下水对回采工作面的不利影响， 同时降低水害发生的概率。 4结束语 综上所述，在我国社会经济飞速发展的大环境下，煤矿 企业生产管理水平在不断提升。针对多年来困扰煤矿生产的 回采工作面防治水问题，相关单位需要组建专门的防治水管 理小组，对产生水害的原因进行全面考察和分析。再结合煤 矿回采工作面区域及附近岩层的实际情况，采用科学的方式 设计一套成熟可靠的防治水系统。然后在工作执行中采取科 学的执行方式，结合权责分明、严谨合理的管理方法，全面 提高煤矿防治水管理水平。只有这样，才能降低水对煤矿回 采工作面生产活动的影响，充分保证工作人员生命安全，提 高煤矿生产效益。 【参考文献】 [1] [1] 毛维林.水文地质条件复杂区域回采工作面综合防治水技 术应用[J].[J].山东煤炭科技,2019 6 2019 6 173-174, 185.173-174, 185. 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