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回采巷道向斜軸附近水患防治技術

文檔作者：唐未明文檔來源：河南煤業(yè)化工集團鶴煤公司十礦		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年03月17日
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煤礦 現(xiàn)代化 2011年第6期 總第105期回采巷道向斜軸附近水患防治技術唐未明(河南煤 業(yè)化工集團 鶴煤 公司十礦 ，河 南 鶴壁 458008)摘 要 由于富水層頂板工作面 回采巷道 向斜軸附近水平較低 ，極易使 向斜軸附近 回采巷道排水不力形成肓巷。文中通過對 回采巷道 向斜軸附近充水 因素的分析 ，給出了工作面的正常與最大涌水量計算公式，提 出了三種 防治回采巷道 向斜軸附近水患的措施，較好地控制 了由于工作 面涌水造成回采巷道 向斜軸附近水患問題。為同類條件下回采巷道的水患防治提 供 了一定 的借鑒 作用 。關鍵詞 回采巷道；向斜軸；水患；控制技術中圖分類號 ：TD745~．2 文獻標志碼 ：B 文章編號 ：1009—0797【2011)06—0034—03工作面水患是礦 山開采過程 中的兩大災害(水 、瓦斯 )之一 ，水患不僅影響安全生產(chǎn) ，惡化勞動環(huán)境 、增加排水設施及排水費用 ，而且會造成生命和財產(chǎn)損失 。近年來 ，對于礦井水患的防治 已有一定 的研究『I，且其 防治效果也較為顯著 。但隨著煤礦井開采深度的增加和開采條件 的劣化 ，工作面涌水造成 回采巷道向斜軸附近的水患已不容忽視 ，嚴重影響著工作面的正常生產(chǎn)和人身安全 。文 中針對十礦 1307工作面特殊的地質(zhì)條件 ，工作面涌水可能造成 回采巷道向斜軸底部水患形成盲巷 的特點 ，在分析回采巷道向斜軸附近充水因素的基礎上 ，對工作面涌水 區(qū)正常涌水量和最大涌水量進行了計算 ，提 出了回采巷道向斜軸附近水患防治對策 ，對同類地質(zhì)及煤層開采條件下回采巷道向斜軸附近水患防治具有一定的指導作用 。1 工程概 況1307工作面北與 1107及 1109工作面相鄰 ，南以 F1059斷層 為界 ，西與 1103工作面相鄰 (已回采 )，東與 1309工作面相鄰 (未 開采 )。巷道埋深582—602m。偽頂為黑色泥巖 ，質(zhì)軟 易碎 ，遇水膨脹 ，極易 冒落 。直接頂 為灰黑色薄層狀砂 質(zhì)泥巖 ，破碎易 冒落 ，含植 物化 石 ，保 存 完整 ，厚度 1．0～2．2m左右 。老頂為灰色 ，發(fā)褐 中細粒砂巖 ，成分以石英為主次為長 石 ，含大 白云母 片 ，塊狀結 構 ，層厚 11．49m，中間夾 2．27m砂質(zhì)泥巖 。煤 層平均厚度 6．5m，平均傾角 30。 ，工作面長度 110m，走 向長度 580m，采用炮采放頂煤開采 (見圖 1)。2 工作面回采巷道向斜軸附近充水因素分析2．1 向斜軸構造復雜由于 1307工作 面處于秦家?guī)X 向斜兩翼 ，該向斜為一 歪扭 性構 造 ，呈 “S”型 ，向斜 軸 內(nèi)坡度 可 達 到25o左右 ，導致部分工作面的布 置不能沿煤層底板等 高線布置 ，只 能沿煤層偽傾 斜布置 ，造成 下 回采巷道一波三折 (見圖 2)，不易排水 。同時，工作面上 、下 回采巷道沿煤層偽傾斜布置 ，在達到向斜軸部 時標高最低 ，形成 “凹”型結構 ，容易導致積水 ，排水不及時會造成 向斜軸巷道盲巷。圖 1 1307工作面布 置示意圖圖 2 1307工作 面回采巷道 向斜 構造示意 圖2．2 頂板含水層高山 西 組 二 1 煤 頂 板 砂 巖 含 水 層 組(SIO+S11+S12)是二 1煤 回采期 間的直接充水含水層 ，也 是工 作 面采 掘活 動 中最 主要 的充水 因素 。1307工作面上 回采巷道掘進期 間頂 板砂巖一般 為遇 到斷層或頂板破碎 時出水 ，對掘進造成一定 的影響。在回采階段 ，當老頂初次來壓 ，頂板砂巖大面積冒落后水量會逐漸增大 ，可能達到最大值 ，但只要防排水措施到位 ，一般不會對生產(chǎn)造成大的影響 。3 工作面頂 板涌水 量確定· 34 ·煤礦 現(xiàn) 代化 2011年第6期 總第105期1307工作 面水 文地質(zhì)條件 與其它采 區(qū)相 比較為復雜 ，根據(jù) 1307工作 面上 、下 回采巷道掘進期 間的涌水量 以及 1103工作面(已回采 )回采期 間的出水量 (LTu )，得 出 1307工作 面 回采期 間 的涌水量計算模 型(見圖 3)。(a)走 向圖 (b)傾 向圖圖 3 1307工作 面頂板涌水量 計算 圖根據(jù)頂 板含水層破 斷 時的涌水 為工作 面 的涌水 ，則正 常涌水量 為直接頂破 斷時 的涌水 量 ，最 大涌水 量為老頂破 斷時 的涌水量 。工作面正常涌水量實測計算公式為 ：Ql=v／t (1)式中 Q，一正常涌水量 ，m3／h；V一量水桶(水箱 )的體積 ，m。；t一流滿量水桶的時間，S。工作 面正常涌水 量工作 面 區(qū)域 單位立 方含水量計算公式為 ：Qo=Q／Lsh (2)式中 Q．一正常涌水量 ，m3／h；Q廠 工作 面涌水 區(qū)域立 方單位涌水量 ，m3／h；L一工作面長度 ，ITI；h一直接頂板破 斷高度 ，m；S一 周期來壓步距 ，m。在老頂周期來壓或回采過程中遇構造變化 、斷層導水等情況時，預計工作面最大涌水量計算公式為 ：Q2=LsHQ0 (3)式中 Q廠 最大涌水量 ，m3／h；Q廠 工作面涌水 區(qū)域立方單位涌水量 ，m3／h；L一工作面長度 ，m；H一老頂破斷高度 ，m；s一周期來壓步距 ，m。1307工 作 面 各 參 數(shù) 為 ：L-110m；H=I1．49m；S-17m；h=1．6m；V=0．5m。；t=45s。將各參數(shù)代人 工作面正常涌水量實測公式(1)，得：Q=v／t=4o把 Q=40m3／h代人(2)式得 ：Q。=Q／Lsh=0．0134把 Q。-o．0134m3／h代人(3)式得 ：Q2=LsHQo=287．924 水 患防治措 施· 35 ·4．1 軸部及偏軸上部泵站二級排水在向斜軸底部設計兩個水倉(水倉容積 50m，)，選 用 兩 臺 離心 泵 (型 號 ：4DA一8X8，每 小 時抽 水54m )。進行排水 ，下回采巷道排水管路選用兩趟 4寸鋼管 (一趟為水泵專線電源所帶水泵排水管路 、一 趟為下順動力 電源所帶水 泵排水管路 )，將水排至中間回風上 山，引水管路選用 108mmPVC管 。水 倉處潛水泵 、多級 離心泵均為 3臺(一 用 、一備 、一 檢修 )。需要說 明的是 ，1307工作 面為偽傾斜 布置 ，如果 頂板淋 水及老空 區(qū)涌水量過大會 沖擊軟煤 體及水形成煤泥水 向運輸巷排泄 ，使得潛水泵抽水作用失效 ，潛水泵只能滿足正常涌水量排水需要 。排 水系統(tǒng)線 路為 ：工作 面 一1307下 回采 巷道一 1307下 回采巷道 向斜軸底部 一1307底板抽放巷 一中 間 回風 上 山 。4．2 工作面向斜軸頂部底板抽放巷排水由于 回采時老頂砂巖大 面積頂板垮落 ，涌水量會達到最 大 ，不僅最低點的排 水設備不能滿足排水要 求 ，而且水煤會堵塞臨時水倉 和水泵 。據(jù)此可 以在 1307運輸巷道 向斜軸頂部和 1307底板抽放巷貫通 ，利用底板抽放巷作為丁：作面水倉進行排水 。排水 系統(tǒng) 線路 為 ：工作 面 一1307下 回采巷道一 1307下 回采巷道 向斜軸 頂部 一1307底板抽放 巷 一中 問 回風 上 山 。4．3 回采巷道向斜軸底板巖巷沉淀排水考慮到 1307工作面推進 到向斜軸 附近時 ，r作面涌水不能經(jīng)過 1307底板抽放巷進行排放 而可能出現(xiàn)最大涌水 的情況 ，在向斜軸底部掘 1307泄水巷 ，為保證 1307泄水巷的順利 泄水 ，在 向斜軸底部設計 44m的沉淀池 。排水 系統(tǒng)線路 為 ：工作 面 一1307下 回采巷 道一 1307下 回采巷道 向斜軸底部 一1307底板泄水巷。5 效 果評價對于工作面正常涌水量 ，通過采用第 一種方案能夠滿足正 常排水需 要 ，若涌水量過 大 ，水煤順 著工作面涌出，1307下 回采巷道水煤於滿水窩 ，水窩清不 出來時 ，立 即把水截到 1307底板抽放巷 ，對于工作面 4月 15日突水采用第 二種方案 ，及時把涌水截入 1307底板抽放巷 ，排水效果顯著，避免了回采巷 道 向斜軸 附近煤泥水 不能抽 造 成水患 的發(fā)生 。第 j三方案是一種保障性方 案 ，如果T作面 突水過大或丁作面采過 1307底板抽放巷時采用第 i種方 案 ，以堵絕工作 面最 大涌水時造成 1307工作面(下 轉(zhuǎn) 第 38頁 )煤礦 現(xiàn) 代化 2011年第6期 總第105期斯涌 出初速度 q值 、R值指標 的基 礎上 ，引用礦井內(nèi)快速 直接測 定煤層 瓦斯含 量 、物理 勘探等新 方法 ，增加煤層瓦斯含量 w值 、瓦斯壓力 p值等指標 ，并結合預測過程所揭示 的各種現(xiàn)象 ，綜合判定突 出危險性 。見下表 2。表 2 突 出敏感指 標臨界值鉆 屑量 S(kg／m) 5鉆 L瓦斯 涌出初速 度 q(L／min) 4鉆 屑解吸指 標 △h2(Pa) 干煤 200濕煤 160瓦斯 壓力 MPa O74瓦斯 含量 In，／t異常 現(xiàn)象 噴孔 等預兆近年 來 ，按 照《防治煤 與 瓦斯 突 出規(guī)定 》的要求 ，在礦 區(qū)建立健全 了雙層 “四位一體 ”綜合防突技術 體系 ，技術體 系 以突出力學作 用機理 理論 為指導 ，建 立突 出動態(tài)預警 平 臺 ，要 求在實 際生產(chǎn)過 程中 ，增 加 了反 映煤層 瓦斯 壓力 、瓦斯含量 的預測 指標 ，并在實 際生產(chǎn)過程 中 ，不斷積 累技術資料 ，不斷驗證各指標的敏感性和可靠性 ，不斷補充完善。該 技術體 系建立后 ，首 先在礦 區(qū)開采 深度 超lO00m 的 6對 突出礦井防突工作 中得 到了應 用 ，在取 得初 步效果 的基 礎上逐漸 建立 的涵蓋全 礦 區(qū)所有 突出的動態(tài)預警平 臺。實踐證 明，對 于深井 突出煤層 開采過程 中所需面對 的復雜條件而言 ，只有不斷完 善礦井突出預測技術體系 ，才能進一步提 高安全 生 產(chǎn)能 力參考文獻【l】 呂紹林，何繼善，李舟波．非接觸式瓦斯突出預測方 法IJJ．物探 與化探 ，2000，24(1)：23—27．[2] 胡千庭，邵軍，文光 才等．工作 面預測敏 感指標值確定方法的研究[R]．重慶：煤炭科 學研 究總院重慶研 究 院．1995．[3] 張錦．新編煤巖瓦斯動力災害發(fā) 生機理及綜合防治與低滲透煤層瓦斯抽采技 術實用手冊．中國出版 社．2009年．作者簡介王玉杰，男，高級工程師，現(xiàn)在中平能化集團研 究院瓦斯研究所從事防突技術研究工作。(收稿 日期：2011—8-2)(上 接 第 35頁 )回采巷道 向斜軸 附近形成肓巷 的危害。6 結論(1)回采巷道 向斜軸附近水患來源 于工作 面頂板 含水層破壞 ，確定 了工作 面涌水 區(qū)正 常涌水量 與最大 涌水量計算公式 ，得 出正常涌水量 和最大 涌水量分別為 40m3／h和 287．92m3／h。(2)提 出了控制 回采巷道 向斜軸 附近水 患的三種措施 ，其方案合理 、效果顯著 ，較好 地控制了 回采巷道 向斜軸 附近形成肓巷 的發(fā)生 ，對 同類賦存條 件下 的回采巷道水患防治有一定 的借鑒作用 。參考文獻[1] 丁 尚仁 ．煤 礦 水 害的 防 治 煤 炭 技 術 2006，20f11)：34—35．[2] 宋東 日，譚 湘龍，李杰，等．煤礦 水害的綜合 防治技 術[J1．企 業(yè)技 術開發(fā) 2009，28(2)：33—34．[3】袁長青．煤礦水害的~-fN[J]．煤炭技術 2007，26(4)．作者簡介唐 未明(1965一)，男，河 南鶴壁人 ，助理工程師 。1990年畢業(yè)于鶴壁煤校 ，現(xiàn)主要從 事煤礦技術管理工作 。(收稿 日期 ：2011-5—24)Flood prevention and controltechnologyofinclined shaftnearthegatewayTANG W ei-ming(No．10coalmine，HebiCoalCo．，Ltd．，HenanCoalIndustryandChemicalGroupCo．，Ltd．，Hebi458030，china)Abstract：Dueto low levelofroadwaynearinclined shaftin rich waterroofface，don’tdrain awaywaterin timetobe easyformedblind—roadway．Thispaperthrough theanalysisofthefactorsofwaterfillingand obtained thewaterinflow calculationformulasofnormalworkingandmaximum yield，puttingforwardthreekindsofpreventionfloodsnearinclinedshaftinroadway， itbettercontrolproblem offloodsnearinclinedshaftinroadwayduetofacewaterinflow．Itprovidedcertainreferenceforpreventingfloodsinsimilarroadway．Keywords：gateway；inclinedshaft；floods；controltechnology· 38 ·

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