综放工作面采空区顶板砂岩裂隙水防治技术研究

孟凡旺 商磊磊

摘  要：针对综放工作面采空区顶板砂岩裂隙水出水，导致工作面回采环境恶化，出水不仅浸泡底板造成支架歪斜，还进入出煤系统影响皮带机正常运转，并带来窜眼等威胁。为此工作面采取了“尾梁下截水，采空区疏水，下隅角排水”的治水举措，并采取伪斜开采、底板硬化、煤水分离等综合治理措施，保持了工作面安全高效回采。

关键词：采空区;顶板砂岩裂隙水;截水;底板硬化

1 工作面情况

芦岭煤矿Ⅲ811综放工作面8煤层厚度8.25m，赋存不稳定。直接顶为粉砂岩，多为块状，局部见水平层理。直接底板为泥岩，质软。该工作面无岩浆岩体、冲刷带和陷落柱影响。

Ⅲ811工作面采用走向长壁综合机械化放顶煤采煤法，工作面跟底回采，采高2.4-2.6m，从支架尾部低位放煤，放煤步距1.0m。使用ZF7000-18/28型电液控液压支架对顶板进行支护，用全部垮落法处理采空区顶板。

综放面的导水裂隙带发育较高，导通上覆多层砂岩含水层，砂岩裂隙水富水性强。回采前的治水措施是采用瞬变电磁、直流电法等方法探明富水异常区，对煤层顶板砂岩裂隙含水层进行密集疏放，疏放钻孔的终孔层位为8煤层顶板上120m，确保钻到位，水放出。

由于顶板砂岩裂隙水赋存分散，钻孔前期的疏放量有限，回采时大量裂隙水随顶板垮落泄入采空区，一是恶化工作面环境，软化工作面底板造成支架难管理;二是增加原煤水分，影响煤质;三是工作面形成的水煤，威胁矿井皮带系统的安全运行。

2 回采期间治水方法

2.1 调成仰斜回采，上山施工水不易流入工作面。

在刮板机可控不上窜的前提下，甩采下部把工作面调成仰斜开采，形成煤壁高、老塘低，让采空区的水沿正倾向往下流，使水在采空区活动不进入工作面。

2.2加快推进速度，滞后出水难以浸入工作面。

采空区出水是在移架、放煤、顶板垮落、导水裂隙带发育后才能逐渐形泄水，所以在加快工作面推进速度后，当采空区内部出水条件形成后，新的推进度形成的落煤矸石宽度能适量阻隔水量。

2.3采空区煤要放净，保持顶板均衡泄水

放煤要干净，老塘要见矸，确保砂岩裂隙水能通过架后及时流出，防止防止工作面老塘侧形成“堰塞湖”从而大量积水。

2.4 创新“尾梁下截水，采空区疏水，下隅角排水”的治水举措

2.4.1创造尾梁下治水空间

移架时尾梁、插板伸出，移架后及时把后部车拉至紧贴支架底座，在后部车老塘侧维护出一定治水空间。

若老塘侧垮顶、窜矸紧贴后部车，不易预留治水空间时，应在煤壁侧提前人工使棚;需要治水空间大时使走向木棚（单体配合），需空间小时使倾向木棚即可。顶板特别破碎的铺双抗网，为防止封顶严实支架高度难以保证，可只铺设大孔格的菱形网，需要时能挑顶达到理想高度以利治水。

2.4.2尾梁下预置治水通道

在后部车老塘侧的底板上，挖一道300mm深的倾向排水沟，水沟中连续铺成捆竹笆，紧贴竹笆煤壁侧打一排挡水铁板，每块铁板有2个支腿（350mm）插入底板里，沿倾向即能起到挡水作用，又能保护竹笆的连续性，保护竹笆不被矸石砸断。发挥竹笆良好的导水、竹笆内流水的作用。当竹笆铺至下顺槽3m处。改铺一根大孔径的排水管，防止水流分散流入转载机里进入煤流。在竹笆与管口合茬处用煤袋、竹笆做好引水入管工作，既不能漏水也不能让煤渣进入管内堵塞，水管下口接至下隅角水仓。

2.4.3采空区疏水至下隅角抽排

随着工作面回采，沿走向每隔1m埋一路排水设施，逐渐形成一路路排水通道至下顺槽，下隅角贴底板留设走向出水孔，水汇集在下隅角水仓抽排;若机巷是上山施工，每隔一段距离在下隅角低洼处预埋一个排水三通管口（打木垛保护好空间），通过埋管抽排采空区积水，防止下隅角水位上升再次对工作面及人员形成威胁。

放顶煤工作面后部车紧贴采空区，水进后部车就意味着治水不成功。采用该项治水举措后，在采空区形成一条条倾向“暗河”，利用竹笆将水引向下隅角水仓，这种“截、疏、排”的方式取得很好的治水效果。

3 水泡底板的支架管理。

若底板出水或水浸入支架底座，底板变得松软或是煤泥时，易造成支架下陷、歪架，采取的措施是“底软下木梁、压力大下钢梁、煤泥处底板硬化”。底煤受水浸泡已形成煤泥状态，支架下陷严重、移架困难，支护系统的钢性严重不足。在煤壁先卧掉煤泥，用黄沙、水泥、石子浇灌混凝土硬化出底板。根据底板硬度、压力大小合理采取下倾向底梁，保持支架底座与工作面倾角一致，避免歪架。

底板强度较低时下底梁，有后部车的下倾向底梁;无后部车的可下走向底梁。

底板强度太低时进行硬化，打地坪方法：煤壁有正规背帮的情况下，在工作面前部刮板机煤壁侧打地坪。煤壁无背帮时在前部刮板机老塘侧进行打地坪，先对软底进行卧深1m、宽1m，然后混凝土浇灌。

通过以上治水措施的实施，取得了较好的安全效果，工作面有效地实现了煤水分离，顶板砂岩裂隙水大部分从工作面下隅角水仓排出，满足了工作面的正常生产。

4 结论

煤水分离实现了工作面顺利、安全生产。Ⅲ811综放工作面受水困扰时出现歪架，日产量最低时仅700吨，治水成功后平均日产6000吨，实现了一面即能矿井达产的可观局面，保证了矿井经营指标的完成，在为矿井取得经济效益的同时，职工工资大幅提升、年产能力接近200万吨的高产高效综采面在社会上受到同行的高度评价。

参考文献

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