论文部分内容阅读
[摘 要]矿井水灾，通常称为透水，是煤矿常见的主要灾害之一。一旦发生透水，不但影响矿井正常生产，有时还会造成人员伤亡，淹没矿井和采区，危害十分严重。所以做好矿井防水工作，是保证矿井安全生产的重要内容之一。神东矿区锦界煤矿是设计年产1500万吨特大煤矿，矿井涌水严重，工作面开采必须进行疏水工作，本文对31206工作面疏水全过程进行分析研究，为类似条件下工作面疏水工作提供了一定经验。
[关键词]工作面 探水 疏水
中图分类号：TN95 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0020-01
1.引言
锦界煤矿自2006年建成投产以来，随着原煤产量的逐年增加，矿井涌水量也急剧增大。目前矿井正常涌水量（含探放水）为5000-5200m3/h，最大涌水量达5458m3/h，远大于原勘探报告预计的正常与最大涌水量，复杂的水文地质条件及巨大的涌水量已成為严重制约着矿山安全生产的主要因素。分析研究矿井的充水规律，有针对性的采取防治水措施，对确保矿井的安全有重要意义。[1-2]
2.工作面情况
31206工作面位于二盘区，北邻31205工作面，南邻31207工作面，东为31煤总回大巷，西为设计中的31240工作面。31206工作面宽222m，长4733.76m。锦界煤矿31206工作面地表被第四系风积沙所覆盖。地层结构自上而下为：沙层厚5-40m，25-28联巷处最薄为5m左右，向两侧较厚，最厚处在85联巷附近。土层厚5-30.2m，总体趋势为中部和回撤通道较薄，一般为5-10m，切眼附近最厚约30.2m。直罗组风化基岩厚38.02-51.75m，工作面中部最厚约52m，其余地段为43m左右，整体厚度较大。31煤正常基岩厚26.99-50.97m，工作面正常基岩厚度全区较稳定。风化基岩含水层厚35-63m，全区分布一般50m以上，为工作面回采时直接充水水源，补给水源较充足。
3.疏水工程
根据锦界煤矿已采工作面防治水经验，工作面回采前需施工疏放水钻孔，疏放工作面上部含水层水。疏水工程具体内容如下：对工作面上覆含水层水提前疏放；查明31206工作面松散层、风化基岩的含水性，确定工作面富水区；了解工作面切眼初采区域含水层厚度，为确定工作面初采时间提供依据。
疏放水工程共设计60个钻孔，实际施工钻孔63个，其中切眼10个、31206回顺53个。累计完成钻探进尺6316.71m。布孔原则为切眼“古冲沟”边缘及含水层较厚区域密，其他区域较疏，大致为：1、在辅切眼平均分布疏放水钻孔，垂直工作面向外（工作面反方向）施工；2、31207回顺布置一般2-3个联巷布置1个钻孔，含水层厚度较厚富水性极强区域一般1-2个联巷布置1个钻孔。
疏放水钻孔以52-55°仰角向工作面顶板施工。开口孔径φ113mm，施工3m后，安装φ89mm封口管，管外缠麻，加封孔液进行止水，封口管用锚杆固定在顶板。安装φ80mm闸阀，然后以孔径φ75mm施工至终孔。大部分钻孔终孔层位在风化基岩顶界面、或进入土层内1-2m。
4.疏放水效果分析
钻孔初始涌水量在9.2-106.5m3/h之间，初始涌水量合计为2346.2m3/h。疏放水后，钻孔涌水量在0.65-21.8m3/h之间，钻孔涌水量合计为298m3/h。钻孔累计泄水量约141.5万m3，大量疏放了工作面风化基岩含水层静水储量。
工作面富水区域分析，钻孔初始涌水量平均约为37.24m3/h，涌水量大于30m3/h的钻孔占总数的78%（其中大于40m3/h的钻孔占总数的46%），主要分布在工作面中部及回撤通道附近，说明整个工作面中部及回撤通道地段含水层富水性较强，与原地质资料一致。涌水量小于30m3/h的占总数的22%，工作面全区分布，其中工作面中部区域的钻孔大多在32m3/h以上，与原地质资料地下水径流方向、富水性强弱区域划分的情况有所改变，应该受大面积采空区影响。
5.工作面涌水量预计
参考31201、31202、31203、31204面回采时涌水量资料，考虑31206切眼在“古冲沟”边缘，预计初次来压时涌水量较其他面有所增大。根据疏放水成果预计31206工作面内最大涌水量出现在靠近回撤通道处。综上资料预计初次来压时涌水量为160m3/h，回采时正常涌水量为280m3/h左右（含采空区），最大涌水量为580m3/h左右（含采空区）。考虑到工作面探放水量，建议工作面设防能力不小于2倍的系数。
6.结论
1、本次工程共施工疏放水钻孔63个，完成钻探总进尺6316.71m，根据钻孔涌水情况统计，31206工作面疏放水钻孔平均单孔日衰减系数为0.0165。钻孔累计泄水量约141.5万m3，大量疏放了工作面风化基岩含水层水静储量。
2、工作面含水层主要为风化基岩含水层，层厚38.02-51.75m，工作面切眼北部最薄为（F1号疏放孔）向工作面中部逐渐变厚，最厚处在45联巷附近，回撤通道区域厚度在42m以上。风化基岩以粗、中粒砂岩为主，底部含砾岩，全层风化程度由上至下为强-中等，裂隙发育，富水性较强。局部、尤其是靠近切眼地段沙层含水层较厚，最厚达51.75m左右。
3、根据探放水情况，结合31201、31202、31203、31204工作面回采时涌水情况，工作面相对富水区域在切眼至工作面内约700m区域和回撤通道至工作面400m。预计31206工作面最大涌水量出现在过靠近回撤通道地段时，水量为580 m3/h。考虑到工作面探放水量及工作面回采过程中突然涌水、底板起伏情况，建议工作面设防能力不小于1200m3/h。
4、工作面31煤底标高总体上回辙通道高于切眼，运顺高于回顺，回采时以仰采为主。局部区域煤层底板有波状起伏，回采至12联巷至回撤通道段工作面淋、滴水可能增大。建议做好防排水准备工作，及时抽排工作面、巷道积水，提前预防水害事故发生。
参考文献
[1] 王生全，牛建立，刘洋，杜平，张召召，梁小山.锦界煤矿水文地质特征与矿井充水危险性预测.[J].煤田地质与勘探，2014.
[2] 王娠荣，崔杰.锦界煤矿水害防治重点及防治措施.[J].水力采煤与管道输送，2009.
作者简介
姓名：杨宇，性别：男，年龄：33，民族：汉，毕业院校：辽宁工程技术大学，专业：采矿工程，单位：中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，职务：设计人员，职称：工程师。
[关键词]工作面 探水 疏水
中图分类号：TN95 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0020-01
1.引言
锦界煤矿自2006年建成投产以来，随着原煤产量的逐年增加，矿井涌水量也急剧增大。目前矿井正常涌水量（含探放水）为5000-5200m3/h，最大涌水量达5458m3/h，远大于原勘探报告预计的正常与最大涌水量，复杂的水文地质条件及巨大的涌水量已成為严重制约着矿山安全生产的主要因素。分析研究矿井的充水规律，有针对性的采取防治水措施，对确保矿井的安全有重要意义。[1-2]
2.工作面情况
31206工作面位于二盘区，北邻31205工作面，南邻31207工作面，东为31煤总回大巷，西为设计中的31240工作面。31206工作面宽222m，长4733.76m。锦界煤矿31206工作面地表被第四系风积沙所覆盖。地层结构自上而下为：沙层厚5-40m，25-28联巷处最薄为5m左右，向两侧较厚，最厚处在85联巷附近。土层厚5-30.2m，总体趋势为中部和回撤通道较薄，一般为5-10m，切眼附近最厚约30.2m。直罗组风化基岩厚38.02-51.75m，工作面中部最厚约52m，其余地段为43m左右，整体厚度较大。31煤正常基岩厚26.99-50.97m，工作面正常基岩厚度全区较稳定。风化基岩含水层厚35-63m，全区分布一般50m以上，为工作面回采时直接充水水源，补给水源较充足。
3.疏水工程
根据锦界煤矿已采工作面防治水经验，工作面回采前需施工疏放水钻孔，疏放工作面上部含水层水。疏水工程具体内容如下：对工作面上覆含水层水提前疏放；查明31206工作面松散层、风化基岩的含水性，确定工作面富水区；了解工作面切眼初采区域含水层厚度，为确定工作面初采时间提供依据。
疏放水工程共设计60个钻孔，实际施工钻孔63个，其中切眼10个、31206回顺53个。累计完成钻探进尺6316.71m。布孔原则为切眼“古冲沟”边缘及含水层较厚区域密，其他区域较疏，大致为：1、在辅切眼平均分布疏放水钻孔，垂直工作面向外（工作面反方向）施工；2、31207回顺布置一般2-3个联巷布置1个钻孔，含水层厚度较厚富水性极强区域一般1-2个联巷布置1个钻孔。
疏放水钻孔以52-55°仰角向工作面顶板施工。开口孔径φ113mm，施工3m后，安装φ89mm封口管，管外缠麻，加封孔液进行止水，封口管用锚杆固定在顶板。安装φ80mm闸阀，然后以孔径φ75mm施工至终孔。大部分钻孔终孔层位在风化基岩顶界面、或进入土层内1-2m。
4.疏放水效果分析
钻孔初始涌水量在9.2-106.5m3/h之间，初始涌水量合计为2346.2m3/h。疏放水后，钻孔涌水量在0.65-21.8m3/h之间，钻孔涌水量合计为298m3/h。钻孔累计泄水量约141.5万m3，大量疏放了工作面风化基岩含水层静水储量。
工作面富水区域分析，钻孔初始涌水量平均约为37.24m3/h，涌水量大于30m3/h的钻孔占总数的78%（其中大于40m3/h的钻孔占总数的46%），主要分布在工作面中部及回撤通道附近，说明整个工作面中部及回撤通道地段含水层富水性较强，与原地质资料一致。涌水量小于30m3/h的占总数的22%，工作面全区分布，其中工作面中部区域的钻孔大多在32m3/h以上，与原地质资料地下水径流方向、富水性强弱区域划分的情况有所改变，应该受大面积采空区影响。
5.工作面涌水量预计
参考31201、31202、31203、31204面回采时涌水量资料，考虑31206切眼在“古冲沟”边缘，预计初次来压时涌水量较其他面有所增大。根据疏放水成果预计31206工作面内最大涌水量出现在靠近回撤通道处。综上资料预计初次来压时涌水量为160m3/h，回采时正常涌水量为280m3/h左右（含采空区），最大涌水量为580m3/h左右（含采空区）。考虑到工作面探放水量，建议工作面设防能力不小于2倍的系数。
6.结论
1、本次工程共施工疏放水钻孔63个，完成钻探总进尺6316.71m，根据钻孔涌水情况统计，31206工作面疏放水钻孔平均单孔日衰减系数为0.0165。钻孔累计泄水量约141.5万m3，大量疏放了工作面风化基岩含水层水静储量。
2、工作面含水层主要为风化基岩含水层，层厚38.02-51.75m，工作面切眼北部最薄为（F1号疏放孔）向工作面中部逐渐变厚，最厚处在45联巷附近，回撤通道区域厚度在42m以上。风化基岩以粗、中粒砂岩为主，底部含砾岩，全层风化程度由上至下为强-中等，裂隙发育，富水性较强。局部、尤其是靠近切眼地段沙层含水层较厚，最厚达51.75m左右。
3、根据探放水情况，结合31201、31202、31203、31204工作面回采时涌水情况，工作面相对富水区域在切眼至工作面内约700m区域和回撤通道至工作面400m。预计31206工作面最大涌水量出现在过靠近回撤通道地段时，水量为580 m3/h。考虑到工作面探放水量及工作面回采过程中突然涌水、底板起伏情况，建议工作面设防能力不小于1200m3/h。
4、工作面31煤底标高总体上回辙通道高于切眼，运顺高于回顺，回采时以仰采为主。局部区域煤层底板有波状起伏，回采至12联巷至回撤通道段工作面淋、滴水可能增大。建议做好防排水准备工作，及时抽排工作面、巷道积水，提前预防水害事故发生。
参考文献
[1] 王生全，牛建立，刘洋，杜平，张召召，梁小山.锦界煤矿水文地质特征与矿井充水危险性预测.[J].煤田地质与勘探，2014.
[2] 王娠荣，崔杰.锦界煤矿水害防治重点及防治措施.[J].水力采煤与管道输送，2009.
作者简介
姓名：杨宇，性别：男，年龄：33，民族：汉，毕业院校：辽宁工程技术大学，专业：采矿工程，单位：中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，职务：设计人员，职称：工程师。