梁北煤矿21011工作面带压开采技术研究

梁北煤矿21011工作面带压开采技术研究

田文庆贺跃勇

经过对工作面进行瞬变电磁勘探研究，寒武系灰岩含水层顶界上距二1煤层底板距离约为70m,隔水层厚度为57.6m，工作面采动后底板最大破坏深度为18m。工作面机巷底抽巷观测到寒灰水压最大1.9Mpa，工作面底板寒灰上界面水头压力为2.4Mpa。预计在工作面回采过程中，随着采空区面积加大、底板破坏深度的加深，寒灰水可能通过底板导水裂隙进入工作面发生突水。文章对21011工作面带压开采技术进行了探讨。

一、工作面带压开采措施

（一）底板注浆改造

21011工作面在回采时有发生突水的可能性，应重点采取相应的防治水措施，必须进行煤层底板加固工程。按照“周镶边、全覆盖、同层位”的原则，对工作面底板寒武系灰岩含水层全部进行注浆改造，终孔层位为进入寒武系灰岩含水层上界面以下法线距离30m，钻孔以控制半径30m进行均匀布孔。工作面回采前需要进行底板注浆改造，钻孔终孔扩散半径按30m设计，进入寒灰上界面垂深不低于30m，做到“一孔多用”，既进行底板注浆改造又达到注浆堵水的效果。同时考虑工作面内可能有3条勘探断层，为确保工作面回采不受断层水威胁，钻孔均从断层上盘经断层带进入断层下盘，钻孔终孔扩散半径按30m设计，进入寒灰上界面垂深不低于30m。钻孔施工过程中，对出现单孔水量大于30m3/h的钻孔和物探异常区施工检验孔进行检验，确保工作面改造率达到100%。

（二）疏水降压

利用该工作面上部-550m水平施工的疏放水孔、11151工作面和原21031工作面的老空区出水点，在回采期间继续进行疏水降压，最大程度上降低底板寒武系灰岩含水层水头压力。

（三）加强实时水文观测

利用在地面施工的01613、0149水文观测孔及井下-650m水平的21-1水文观测钻孔，继续对底板灰岩含水层水文动态进行观测，为该工作面回采期间的防治水工作决策提供依据。

（四）突水危险性评价

按照《煤矿防治水规定》,回采前利用瞬变电磁勘探技术对该工作面突水危险性进行再次验证、评价。对导水通道、水源、底板隔水层厚度等导水因素进行分析，运用突水系数法对影响该工作面回采的底板灰岩含水层进行详细的分析，通过底板加固，有效隔水层厚度可达到82m(70+30-18)，隔水层承受寒灰水头压力2.7Mpa，计算突水系数为0.033，在保证工作面底板加固超前距不小于300m的前提下，对工作面底板突水危险进行评价，无突水危险性方可进行回采。

（五）建立科学的排水系统

经计算预计21011工作面正常涌水量118.2m3/h，最大涌水量为177.3m3/h。

1、工作面排水方案

1）21011风巷涌水量约13.5m3/h，全部来自上部11151老空区动态补给水，呈散状分布，自西向东水量逐渐增大，在两处低洼处分别安设4台风泵集中排至风巷上帮泵坑内，经泄水钻孔进入21011中巷底抽巷2号泄水钻场处泵坑，而后通过21011中巷底抽巷内￠219mm排水管路排至21采区中部泵房水仓内。

2）21011工作面回采期间，21011机巷涌水量主要来自21011风巷通过21011切眼（含采空区）汇入21011机巷内的水量（最大35.8m3/h）和原21031工作面动态老空水（西段约29m3/h）。

①工作面回采过程中，将从21011风巷汇入机巷的涌水全部通过泄水钻孔流入21011机巷底抽巷的排水泵坑内，通过￠219mm排水管路排入21采区中部水仓内。同时，21011机巷转载机下部施工泵坑，安装2台KW潜水泵与巷道下帮￠219mm排水管路对接，同时在机巷专列尾备用两台22KW潜水泵，随专列外移，应急排水时与巷道内下帮￠325mm抽放管路对接进行排水，保证巷道应急排水能力达到320m3/h。

②随着工作面自东向西推进,21011风巷上部11151工作面老空水可能已全部通过21011中巷底抽巷、机巷底抽巷内泄水钻孔和穿层钻孔全部汇入21011中巷底抽巷和机巷底抽巷内排出，回采工作面的排水压力全部转为原21031工作面老空水（29m3/h），该部分涌水量全部通过21011机巷2号泵坑排水系统排出，直至工作面回采结束，2号泵坑内安设3台22KW潜水泵与巷道内￠219mm排水管路对接，排水能力达到200m3/h。同时，原21011中巷作为工作面下顺槽（机巷）担负采面工作面的排水压力，在新的机巷转载机大过桥下部施工泵坑，安装2台KW潜水泵与巷道下帮￠219mm排水管路对接，同时在机巷专列尾备用两台22KW潜水泵，随专列外移，应急排水时与巷道内下帮直径325mm抽放管路对接进行排水，保证巷道应急排水能力达到320m3/h。

3）21011中巷底抽巷正常排水量约40.8m3/h，底板加固钻孔施工期间水量会达到150m3/h，中巷底抽巷内铺设一趟￠108mm和两趟￠219mm排水管路，共布置6个主排水泵坑，正常排水能力180m3/h，最大排水能力360m3/h。

4）21011机巷底抽巷现排水量95m3/h，含巷道正常涌水5m3/h、底板加固钻孔放水量90m3/h，底板加固钻孔水，距工作面切眼360m，回采至距钻孔330m之前，全部封孔结束。机巷底抽巷铺设两趟￠219mm排水管路，共布置4个主排水泵坑，正常排水能力180m3/h，最大排水能力360m3/h。

二、带压开采措施的可行性

矿井11采区通过近几年的疏水降压和底板加固安全技术措施的实施，水文地质条件相对简单，矿井-550m水平底板寒武系灰岩水压由初始的最大水压6.8Mpa降至1.0～1.9Mpa。21011工作面底板寒武系灰岩上界面承压水最大水压2.4Mpa，通过底板注浆加固工程的施工，底板寒武系灰岩承压水有效隔水层厚度达到82米以上，计算其突水系数为0.033，远小于突水系数临界值0.06（经验值），由此可见，通过矿井的疏水降压和底板加固工程的有效结合，21011工作面可以进行带压开采，但是其综合防治水措施必须落实到位，防治水工程必须做真、做实，做好工程质量的管控，同时形成科学、合理、可靠的排水系统。

三、工作面初采期间涌水量观测方案

21011工作面初采区域为物探低阻异常区、底板较破碎、裂隙发育。在老顶初次来压期间，安排专人每天连续对工作面进行水文观测，发现异常或突水预兆立即停止回采，并及时向调度室及有关领导汇报。初采期间，在机巷转载机尾部、21011风巷、21011中巷底抽巷和机巷底抽巷设置观测点，由地测科指派专人进行观测，每天观测一次，并作详细记录。观测范围包括采空区、工作面风、机巷以及工作面切眼。观测时应注意工作面煤层的变化、煤层顶底板状况、矿压的大小、涌水量的变化等情况，发现异常立即向调度室汇报。收集整理观测资料，及时编写阶段性分析报告和观测工作总结报告。

四、突水应急救援预案

根据21011工作面水文地质条件及防排水现状，为了应急处理可能发生的水灾事故，确保在事故发生时，做到及时、迅速、高效、有序地应急处理事故造成的危害，最大限度地减少人员伤亡、财产损失，制定21011工作面突水事故应急救援预案。当21011工作面发生突水后，根据突水水量的大小分别制定三个应急救援预案实施应急救援。

预案一：工作面突水量小于30m3/h或下部底抽巷突水量小于100m3/h；

预案二：工作面突水量30m3/h～100m3/h或底抽巷突水量100m3/h～200m3/h；

预案三：工作面突水量大于100m3/h或底抽巷突水量大于200m3/h。参考文献：《煤矿安全规程》、《煤矿防治水规定》、《梁北煤矿初步

设计》及《安全专篇》等。