水文条件复杂的综采工作面水害防治技术

张丁丁

摘 要 在煤矿开采过程中，水害是矿井安全生产的常见自然灾害。水害在工作面回采过程中除影响工作面快速推进外，若煤炭水分高，容易导致煤仓溃仓，危及放煤工人身安全。本文结合营盘壕煤矿的实际状况，通过优化排水方案及采煤工艺，有效减小水害对工作面回采的影响，取得理想的治理效果。

关键词 综采；水害防治；疏排控堵；高产高效

中图分类号 TD82 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）06-0038-01

随着科技不断进步，现在的煤炭生产已实现大规模机械化集约式生产，目的在于降低成本，提高效率。工作面回采过程中，水害是制约工作面安全快速推进的重要因素，直接决定煤矿高产高效目标能否能顺利实现。本文根据高产高效工作面对水害控制的需求，从回采前超前疏放水，优化排水方案，回采过程中有老空水回涌水等方面进行合理设计，最终达到控制采煤工作面水害的目的。通过营盘壕煤矿首采工作面的验证，此设计能有效控制工作面水害，减少水煤量，降低煤仓溃仓发生的可能性，提高煤炭回采时的安全系数，最终达到安全、高产、高效的目的。

1 营盘壕煤矿2201工作面的水文地质概况

营盘壕煤矿2201工作面埋深720m，标高513.5～532.5m，水文条件复杂，主要水害为顶板水，且直接顶即老顶隔水性能差。主要含水层四层分别为：第四系（Q）孔隙潜水含水层、白垩系下统志丹群（K1zh）孔隙裂隙承压水含水层、侏罗系中统直罗组（J2z）孔隙裂隙承压水含水层、侏罗系中统直罗组（J2z）底～2-2煤层孔隙裂隙承压水含水层、侏罗系中下统延安组（J1-2y）孔隙裂隙承压水含水层、三叠系上统延长组（T3y）孔隙裂隙承压水含水层，利用“大井法”[ 1 ]计算含水层动态补给量后最终得出回采期间最大涌水量为720m3/h。因顶板为砂岩、砂质泥岩，隔水性能差且工作面为该矿首采工作面，工作面回采造成顶板扰动，形成导水裂隙带，含水层内的水通过导水裂隙带最终汇入工作面，工作面老顶初次来压期间，直接顶垮落，老顶出现裂隙导致顶板淋水量大，直接制约工作面生产。

2 工作面水害防治技术

2.1 超前疏放水

工作面回采前在巷道内施工放水孔，如条件具备，随巷道向前掘进，随施工疏放水孔，巷道掘进过程中即开始放水。钻场数量根据工作面水文条件复杂性而定，钻孔数量根据最大涌水量预计确定，钻孔倾角及钻孔深度根据导水裂隙带高度[ 2 ]确定。

营盘壕煤矿首采工作面有富水异常6个，回采前施工钻场6个，钻孔32个，钻孔以45°倾角斜向上，钻孔垂直深度150m。工作面回采时32个钻孔累计放水量为925 589m3，日放水量为7 944m3，单孔最大日放水量为744m3。ZL-2根据水文长观孔观测，水位下降水位累计下降70.21m，通过大直径钻孔疏放水取得初步成效，工作面回采过程中，正常涌水量小于预计涌水量。

2.2 合理排水

排水工程包括排水管路、排水设备、排水沟及排水池，选择合理的排水地点、排水设备及排水管路能提高排水效率，减少排水人员的使用，有效控制水流进入煤流系统；根据工作面巷道起伏变化选择施工排水池及排水沟，保证巷道内水流能通过排水沟自然流向排水池，巷道排水池安装自动排水泵，减少排水人员的使用；采煤工作面安装时，在工作面内敷设排水管路，工作面回采过程中，煤机沿煤层底板截割，根据工作面实测底板等高线决定面内是否需要安装排水泵，如工作面底板倾角较大，且无低洼点，可在工作面两端头较低的一侧安装排水电泵，排水泵通过排水管路，将工作面积水排至水仓；若工作面回采过程中，工作面内出现低洼点，可在低洼点安装大流量，小扬程排水泵，利用工作面内所敷设的排水管路，将积水排至两端头排水设备处，利用端头排水设备外排。

2.3 有效控水

采煤工作面回采过程中，大部分综机设备采用水冷却，设备运行过程中，产生大量冷却水，冷却水进入煤流，直接造成煤流水分增大，营盘壕煤矿通过管路，将工作面内冷却水回收至水箱内，利用排水泵，将回收后的冷却水排至喷雾泵水箱，重复利用，杜绝冷却水进入煤流，降低煤流水分，提高资源利用率。

2.4 有效堵水

工作面回采初期沿底板截割，回采至工作面初次来压步距[ 3 ]前逐步提刀，提刀推进4m后，提刀高度达1.0m，同时在工作面两端头施工煤袋墙，煤袋墙高1.5m，宽1.0m，形成第一道挡水堤坝；随工作面向前推进，逐步刹刀，沿工作面底板推进，形成第二个积水池，推进一个周期来压步距后，开始提刀，同时施工煤袋墙，形成第二道放水堤坝，依此类推，按照周期来压步距作为提刹刀循环距离，通过提刹刀，形成堵水堤坝。有效控制老空水回涌进入煤流，造成煤仓溃仓。

3 结论

通过疏、排、控、堵的综合治理方法，采煤工作面的水害得到有效控制，特别是通过提刹刀，最大程度地控制老空水回涌，工作面回采过程中不会发生因水害影响煤流运输，更不会出现煤流水分过大而造成的煤仓溃仓，提高工作面回采期间的安全系数，降低工人劳动强度，提高回采效率。

参考文献

[1]华解明.“大井法”预测矿井涌水量探讨[J].中国煤炭地质，2009（21）：45-47.

[2]許家林.朱卫兵.王晓振.基于关键层的导水裂隙带高度预计方法[J].煤矸学报，2012，37（5）：762-769.

[3]黄庆享.采厂老顶初次来压的结构分析[J].岩石力学与工程学报，1998（17）：521-526.