七一煤矿9104工作面水害综合防治.pdf

煤矿现代化2020 年第 3 期总第 156 期 19104 工作面概况 现 9104 工作面位于井田中部，地表大部分被第 四系黄土覆盖， 属低山丘陵地貌， 工作面整体为向斜 构造， 东部略高， 西部较低， 中西部有一短轴向斜。工 作面北部为 9102 工作面 （已回采） ， 南部为 9106 工作 面正在准备， 9104 工作面设计走向长度 1045m， 切眼 倾斜长 207m， 煤层厚度为 1.51.8m,平均厚度 1.55m， 顶板一般为砂质泥岩或泥岩， 厚 1.226.70m,底板为 泥岩或砂质泥岩， 厚约 0.53.18m。9104 及相邻工作 面示意图如图 1 所示。 图 19104 及相邻工作面示意图 29104 工作面水患分析 9104 工作面回采期间主要充水水源为上覆 3煤 采空区积水、石炭系太原组 K5灰岩岩溶裂隙含水层 水，同层 9102 工作面采空区积水和下伏石炭系太原 组 K4灰岩岩溶裂隙含水层。下面分别叙述各含水层 情况。 2.1上覆 3 煤层采空区积水 9104 工作面上距 3煤层底板 52.83m, 根据地面 瞬变电磁物探成果显示， 9104 工作面上覆 3煤层存 在采空异常区域，覆盖本工作面面积为 60271m2， 积 水量为 40442 m3。 先前大部分积水已疏放。 另外， 相邻 9102 回采时大部分积水也下泄 9102 采空区。 2.2K5灰岩岩溶裂隙水 9煤层顶板上部 18m20m 处为 K5灰岩， 厚度为 5.85m， K5灰岩岩溶裂隙含水层， 富水性中等， 其中大 部分含水亦下泄 9102 采空区。 2.3K4灰岩岩溶裂隙水 9煤层直接底为泥岩，局部底板为泥质砂岩， 遇 水易膨胀， 为不稳定底板。老底为 K4石灰岩， K4灰岩 为岩溶裂隙含水层， 富水性中等， 直接底与 K4灰岩之 间厚度不稳定，部分地段 K4灰岩水从底板涌入采掘 工作面。 9104 工作面北部为 9102 回采工作面 （已回采） ， 通过 9104 工作面运输顺槽内施工的探放水钻孔放水 七一煤矿 9104 工作面水害综合防治 李雁川 （山西晋煤集团技术研究院有限责任公司 ，山西 晋城 048006） 摘要 针对七一煤矿 9104 工作面水害因素复杂， 探放水任务紧迫的问题， 对其水害因素进行分析 研究， 采取综合防治水手段， 并针对不同水害设计专项措施， 从而保证 9104 工作面安全回采。根据以 往经验证明， 煤矿采煤掘进过程中严格按照探放水规定对不同水害采取针对性措施， 是一种治理矿井 水害可行有效的方法。 关键词 水患分析 ； 水害防治 ； 采空区积水 ； 岩溶水 中图分类号 TD745文献标识码 A文章编号 1009-0797 （2020） 03-0066-03 71 comprehensive prevention and control of water damage in the 9104 working area of coal mine LI Yanchuan Shanxi Jinmei Group Technology Research Institute Co., Ltd. , Jincheng 048006 ， China Abstract In view of the complicated water damage factors of the 9104 working face in Qiyi Coal Mine, the problem of water and water task is urgent, analyze and study the water damage factors, adopt comprehensive water prevention measures, and design special measures for different water damages to ensure the safe recovery of 9104 working face. Past experience has proved that in the process of coal mining and coal mining, it is a feasible and effective to treat mine water damage in strict accordance with the requirements of water supply and discharge. Key words flood analysis ; water damage prevention ; water accumulation in goaf ; karst water 66 煤矿现代化2020 年第 3 期总第 156 期 情况分析， 9102 工作面内存在大量采空区积水， 并且 由于回采破坏了上覆 K5灰岩岩溶含水层，沟通了 3 煤层采空区， 底板 K4灰岩由于回采泄压， 也有部分含 水涌入采空区。因此其补给量也较大， 采空区涌水会 长期存在。 3工作面防治水方案 3.19014 工作面顶板水防治 工作面顶板水主要为 K5灰岩岩溶裂隙含水层水 和 3煤层采空区积水。建议工作面回采前对顶板水 进行有效探放，并对工作面探放水效果进行安全评 价。顶板水防治施工示意图如图 2 所示。 图 2顶板水防治施工示意图 3.29014 工作面同层水防治 工作面同层水主要为北部 9102 工作面采空区积 水，预计 9104 运输顺槽掘进至 800m 处时遇到向斜 轴部，为整个工作面最低点。设计在运输顺槽 800m 布置一探放水钻场探放 9102 工作面积水及涌水。在 运输顺槽 600m 至 800m 处向工作面内缩 15m 布置 一高宽为 2m2m 的泄水巷在最低点 （800m 处） 直 接与探放水钻场贯通， 在泄水巷内安装排水能力不小 于 200m3/h 的排水系统排除 9102 工作面采空区积水 以及 9104 工作面的涌水， 回采期间， 排水系统随着工 作面推进， 不断向外移动， 排除工作面涌水， 直到将工 作面涌水甩入老塘为止。 记录统计疏放水总量并定期 对涌水量进行观测。 同层水防治施工位置示意图如图 3 所示。 图 3同层水防治施工位置示意图 3.39014 工作面底板水防治 9104 工作面直接底为泥岩厚约 0.53.18m， 平均 厚度 2.8m， 局部底板为泥质砂岩， 遇水易膨胀， 给回 采造成困难； 老底为 K4石灰岩， 平均厚度 3.9m， K4灰 岩为岩溶裂隙含水层， 富水性中等， 直接底与 K4灰岩 之间厚度不稳定。故需对 9104 工作面底板进行注浆 堵水， 防止 K4灰岩水浸泡工作面底板， 确保 9104 工 作面高效回采。 4工作面注浆堵水设计 4.1注浆堵水范围 9104 工作面距南回风大巷 660m～935m 区域 （向斜轴部） ， 如图 4 所示。 图 49104 工作面底板加固区域 4.2注浆堵水钻孔平面布置 9104 工作面底板注浆加固工程需对直接底（泥 岩） 和老底 （K4灰岩） 进行注浆堵水， 底板加固厚度 8m，分别在 9104 回风顺槽和 9104 运输顺槽内布置 注浆堵水钻孔， 每隔 20m 布置一组钻孔， 平面示意图 如图 5 所示。 图 59104 工作面注浆堵水工程巷道钻孔平面示意图 4.3注浆堵水钻孔参数 在注浆堵水范围内， 9104 回风顺槽和 9104 运输 顺槽分别需布置 27 组钻孔， 每组钻孔布置 4 个钻孔， 各组钻孔参数相同，单组钻孔参数如表 1 所示， 9104 工作面单组钻孔剖面示意图如图 6 所示。 表 1钻孔参数明细表 孔号开孔高度/ （m）钻孔倾角/ （毅）孔深/ （m） 10-9010 20.3-1532 30.8-862 41.2-592 67 （上接第 65 页） [3] 张军,王正峰,刘保华.百善煤矿复采工作面顶板注浆加固 技术[J].中州煤炭,2012 （3） 46-48. [4] 李玉龙,和卢斌.复采工作面过煤柱、 空巷支护技术研究 [J].山西焦煤科技,2018,42 （09） 20-2351. [5] 牛利凯,郭育霞,冯国瑞,等.厚煤层刀柱采空区下分层复 采工作面矿压规律研究[J].煤炭技术,2018,37 （08） 59-61. 作者简介 李晨涛， 男， 1988 年 12 月出生， 汉族， 山西阳泉人， 2014 年 2 月毕业中国石油大学 （华东学院） ， 采矿工程专业， 本科 学历， 助理工程师， 现任霍州煤电集团汾河焦煤股份有限公 司回坡底矿综采一队技术员。 （收稿日期 2019-8-1） 煤矿现代化2020 年第 3 期总第 156 期 图 69104 工作面单组钻孔剖面示意图 4.4注浆堵水钻孔施工顺序 9104 回风顺槽 （9104 运输顺槽） 注浆堵水钻孔至 靠近工作面切眼区域开始施工， 单组钻孔施工顺序为 1→2→3→4。 4.5钻孔设备及材料 本次 9104 工作面底板治理工程使用 ZDY-1250 分体式钻机， ZBYSB320/8-22 型注浆泵， JB1000 型搅 拌桶， 3NB-250/6-15 型复式泥浆泵。 钻杆 Φ50mm1500mm 光滑钻杆， 总长度不小 于 150m。 钻头 φ75mm 无芯钻头， 采用水排渣钻进。 孔口管 φ108mm1000mm。 其它材料 孔口闸阀 （法兰盘接口、 4 寸管阀门） 、 42.5普通硅酸盐水泥、 早强剂等材料。 4.6注浆工艺 1） 注浆前， 对钻孔进行压水， 主要目的是疏通注 浆管路及孔内岩石裂隙、 测定单位受注层段吸水率。 2） 调试浆液开始按规定压力注浆， 注浆期间现场 交接班， 保障注浆机器连续运转， 注浆量根据实际情 况定量。 3） 当注浆压力保持不变， 吸浆量均匀减少时， 或 当吸浆量不变压力， 压力均匀升高时， 注浆工作应持 续下去， 一般不得改变水灰比； 4） 一般注浆工作必须连续进行， 直至结束。 5） 泵量稳定在 40 60L ／min， 注浆孔孔口压力 达到终孔压力 （注浆终压一般取大于含水层静水压力 的 2 倍） 技术要求， 持续时间不低于 30min， 即可结束 注浆。 5结论 本次七一煤矿 9104 工作面面临不同类型水害威 胁， 治理难度大， 结合以往防治水工作经验， 采用多种 手段， 针对不同水害提出针对性防治措施， 是对 “防、 堵、 疏、 排、 截” 防治水措施的一次典型的综合应用， 是 一种有效可行的办法， 适用于相似区域的水害防治。 参考文献 [1] 聂浩刚， 董福辰， 赵维宽， 等.东胜煤田含煤岩系层序地层 特征与聚煤规律分析 [J]. 中国煤炭地质， 2011， 23 （2） 10-16. 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