特厚煤层综放工作面老空水害预防

特厚煤层综放工作面老空水害预防

石沟煤矿属于地质和水的中等复杂煤矿。随着矿山深度的开采和空区的扩大，矿山含水层的原始状态发生了变化。古代空水的管理是控制矿山水害的一项重要工作。石壕煤矿13251工作面在掘进过程中进行了探放水设计及施工,有效预防了采空区老空透水事故的发生。1工作流总结(1)工作面涌水量结果13251工作面上部为13231采空区,13231工作面走向长560m,倾斜长110m,采空区面积为61600m2。13231工作面在回采时,煤层顶板砂岩有淋水现象,其涌水量为8m3/h。13231工作面回采结束后,采空区内部存在积水,积水通过其运输巷往外流出,运输巷里低外高,运输巷口与巷道最低点高差为24m,预计采空区积水量为53260m3。(2)细岩质量地层13251工作面开采煤层为二叠系山西组二1煤层,煤厚变化较大,1～7m,平均厚度5.5m,局部含夹矸,埋深414～385m,煤层倾角8°～16°。直接顶为长石石英砂岩,厚度15～40m,平均厚度19m。伪顶为泥岩及砂质泥岩,平均厚度1m,呈灰黑色,含植物化石,随采随落;直接底为泥岩、炭质泥岩,厚6～11m,平均9.26m,呈灰黑色;按照13231工作面地测资料预测,13251工作面回风巷、运输巷为里低外高。2防水方案(1)运输巷最外点a点标高和采空区静水资源量根据工作面巷道标高划出积水线AC(图1),即在AC线以下的为积水区,A与B点距离为550m,C与B点距离为110m。运输巷最外点A点标高与切眼之测点C标高相同,积水标高确定为+176m。积水区面积为31185m2。该工作面平均采高4.5m,煤层倾角12°。采空区静水量按W静=KMF/cosα计算。其中,K为充水系数,取0.3;M为采高;F为积水区面积;α为煤层倾角。经计算得积水量W静=42100m3。(2)工作面回风巷设计方案比较13251工作面设计走向长600m,倾斜长110m。采空区内预计积水量为42100m3,因此,在13251工作面回风巷设计时必须把防治水作为主要的考虑因素,回风巷设计有2个方案:①沿空掘巷,掘进工作面一直有老空水存在,施工条件恶劣,不便施工。②留设煤柱护巷,超前预测积水量,每掘进30～50m,对采空区进行1次探放水。通过方案比较,采用留设煤柱护巷方案,巷道标高最大高差24m,水压0.24Pa。考虑安全系数,经过计算,防水煤柱留设10m。3工作面回风道初步研究(1)帮、帮设计在掘进13251回风巷时,每间隔30m进行1次探放,每个探放点钻孔布置情况:钻孔1,垂直巷道上帮,以10°～15°角度向里钻进15m;钻孔2,垂直巷道上帮方向,与钻孔1间隔0.5～1.0m,向里侧偏15°角度钻进1个钻孔(图2)。每个钻孔应准备Ø101.6mm钢管2根做孔口管,每根长度2.5m,中间以丝扣连接,其中1根焊接法兰盘,可安装阀门,并准备配套的阀门及排水管道。(2)钻进排水13251回风巷每掘进30m,由作业人员对其上帮进行钻探放水,一次放出水量预计在2500m3左右,应提前掘好排水临时水仓。4勘探和灌溉(1)巷道排水管及转输在排水地点安装2台30kW、额定排水量100m3/h、扬程100m的潜水泵,13251回风巷第1个泵坑处安装2台5DA8多级水泵,排水量108m3/h,扬程100m,均实行双电源供电。其中1台工作,1台备用。2趟排水管路直接敷设到大巷。探水前对管路、供电系统及电机等设备进行实验、检修维护,保证设备完好、管道畅通;清挖泵坑,保证有足够的容积。(2)钢矿车等影响人员及设备撤空做好探水前准备工作,探水地点3m范围内,将巷道支架用坑木和木背板背严背实,防止水力过大将支架冲垮。背板规格为1000mm×150mm×5mm。清理道路,确保通道上无工字钢及矿车等影响人员及设备撤离的杂物。采用ZDJ40型矿用架柱式电动钻机,按钻孔设计角度安装钻机,将钻机固定牢固,先钻进2.5m,然后将1根孔口管沿钻孔以大锤打入煤壁,打管子时必须以木块垫在管口;再钻进2.5m,将第2根孔口管与第1根孔口管连接打入煤壁,带法兰盘的一端留在外面。之后将钻杆置于孔口管内向里钻进,钻至出水后立即在法兰盘上安装阀门,进行有控制的排水。钻探到积水位置,要引起高度重视。发现水量、水压增大应立即停止钻进,但不得将钻杆拔出,以防压力水突出。发现异常要及时上报,以便调度室及时通知生产科及有关领导,采取放水措施。(3)排水、水压放水时必须有跟班队干及生产科地测人员现场跟班记录,记录水量、水压的变化情况。当放水孔不流水时,要进行检查,判断是否为异物堵塞,必要时,重新打孔确认。经过生产技术人员检查,确认无问题后,方可下达复工通知。(4)技术措施编制并落实《13251工作面探放水预案和措施》,明确避灾路线及防治水措施。一旦发生水灾,可以有条不紊地进行救灾工作。5探放和排水(1)在该区域内掘进时,严格执行“由外向里,逐步探放”的原则,在巷道掘进时,每掘进30m就对老空水进行1次探放。同时,要求负责该巷道掘进工作的开一队提前准备好排水设备及设施的建造安装工作,在排水时做到有备无患、有条不紊。(2)每次放水结束后,重新计算老空水积水量,确定积水线及水位标高,可以有效地预计安全距离及水泵安装的有效位置。在原措施的基础上重新修订《13251回风巷探放水补充措施》,制订新的探放水技术要求,通过多次对老空水进行探放,直到原13231采空区切眼最里段的标高最低点的积水安全有效被排出。(3)每次探放过程中,地测技术人员都应到现场进行技术指导和观察记录,密切关注钻进过程。煤壁的含水程度越高,钻探时钻杆距积水区越近,钻进速度越慢,且当煤壁钻透后会有轻微顶钻现象,随即有很小的水流自钻孔流出。钻杆拔出后,先是有小股煤泥缓慢断续流出,然后煤泥流量增大并逐渐有水和煤泥混合在一起流出,很快积水就自孔内涌出并增大。如果没有背帮背顶等措施,将会造成积水刷孔并冲垮支柱。(4)积水放出后,待命的人员立即将已备好的装有粉煤或黄土的编织袋将巷道闸起,同时准备好水泵的启动工作,开始排水。此时,积水很快到达预定水位标高,放水工作从而转变为正常排水工作。6探水压前巷道的安全状况在13251工作面首次放水前,每次钻探前均经过详细计算,提