綜放工作面頂板水防治方法探索與研究

李 東 萬(wàn) 曉 孫 川

（山東新巨龍能源有限責(zé)任公司，山東 菏澤 274918）

山東能源新巨龍公司2302N工作面位于-810水平-950延深下山以北，煤層平均厚度8.74m，走向長(zhǎng)度1562m，平均傾角8.6°，f=1.59，煤質(zhì)牌號(hào)為1/3焦煤，黑色，褐黑色條痕玻璃光澤塊狀，參差狀斷口、貝殼狀斷口、眼球狀斷口，內(nèi)生裂隙較發(fā)育，夾少量方解石黃鐵礦薄膜，夾矸為炭質(zhì)泥巖。直接頂為3.13m粉砂巖，基本頂自下而上依次為2m細(xì)砂巖、2m粉砂巖和16.90m中砂巖。工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式綜采放頂煤一次采全厚采煤法，全部垮落法管理頂板。采高4.0m，截深0.8m。

2302N工作面北部開(kāi)采的直接充水含水層是新近系松散層孔隙含水層、3煤層的頂?shù)装迳皫r(“3砂”)和底板的太原組“三灰”；南部開(kāi)采主要直接充水含水層是3煤層的頂?shù)装迳皫r(“3砂”)和底板的太原組“三灰”。

1 2302N工作面出水簡(jiǎn)介

2302N工作面在推采900m時(shí)工作面開(kāi)始出水。出水位置為工作面7#架以下，具體出水位置為支架前梁、頂梁及尾梁位置，最初水量為42m3/h，含大量泥沙，隨后出水位置往上延，出水量逐漸變大，最大達(dá)63m3/h，推采80m后出水位置延至工作面141#架，水量減少至29m3/h，水中泥沙變少。

2 工作面出水對(duì)生產(chǎn)造成的影響

（1）工作面出水造成運(yùn)輸系統(tǒng)拉水炭

2302N工作面為下拉煤，工作面出水均可自然流入轉(zhuǎn)載機(jī)，順著轉(zhuǎn)載機(jī)拉上皮帶，在皮帶有上坡的位置炭水會(huì)沖下很大一部分炭，撒炭極為嚴(yán)重；一部分水會(huì)進(jìn)入采區(qū)煤倉(cāng)，帶水開(kāi)倉(cāng)時(shí)，水炭以很大的沖擊力竄倉(cāng)，造成極大的安全隱患。

（2）損壞機(jī)電設(shè)備

工作面流出的水含大量泥沙，覆蓋在機(jī)電設(shè)備表面，阻礙了設(shè)備的散熱；另外，工作面出水堿性很強(qiáng)，有極大的腐蝕性并且溫度將近40℃，機(jī)電設(shè)備很容易被腐蝕。

3 工作面出水影響因素

3.1 斷層導(dǎo)水作用

斷層附近裂隙發(fā)育，斷層裂隙形成天然儲(chǔ)水倉(cāng)，且容易形成導(dǎo)水通道。在2302N工作面130#架有一落差1.5m正斷層，工作面揭露斷層時(shí)頂板水順著斷層進(jìn)入工作面，成為了工作面頂板淋水最重要的組成部分。

3.2 工作面采動(dòng)影響

工作面采用綜采放頂煤一次采全厚采煤法，垮落法管理頂板，工作面頂板破碎冒落后，垮落帶與裂隙帶溝通，水流沿裂隙進(jìn)入工作面。

3.3 煤層頂板基巖厚度

基巖厚度越薄，周期來(lái)壓步距越小，周期來(lái)壓強(qiáng)度越大，工作面頂板更容易破碎形成導(dǎo)水裂隙，頂板水順裂隙流入工作面。

3.4 工作面頂板富水情況

2302N工作面含水層自上至下依次是第四系、新近系砂礫層、二疊系石盒子組砂巖、山西組3煤層頂、底板砂巖、太原組三灰、十下灰及奧陶系灰?guī)r。工作面頂板富水程度較高，是影響工作面出水的直接因素。

4 工作面出水防治措施

4.1 工作面淋水防治措施

（1）工作面上下端頭支架處淋水使用防雨布承接，將防雨布使用鐵絲懸掛在前梁位置形成“水槽”直接將水引到平巷水溝處，由排水溝外排，鋪設(shè)時(shí)注意將防雨布搭茬鋪設(shè)，搭茬距離不低于20cm。

（2）工作面架間及頂板淋水使用專(zhuān)門(mén)加工的隔爆水袋配合PVC管進(jìn)行引水方案。即：在支架前電纜槽外側(cè)敷設(shè)PVC管路，將隔爆水袋承接的頂板淋水使用導(dǎo)管引到PVC管中，排至工作面下端頭的鐵箱，使用風(fēng)泵將鐵箱的水排至平巷水溝，減少工作面淋水沿工作面進(jìn)入運(yùn)輸系統(tǒng)。

（3）為防止工作面防塵用水及支架淋水直接流入轉(zhuǎn)載機(jī)，在工作面端頭位置擋一道水堰，使用風(fēng)泵將水排至平巷水溝內(nèi)，減少工作面淋水沿工作面進(jìn)入運(yùn)輸機(jī)。

4.2 工作面溜頭防治水措施

針對(duì)工作面淋水涌向后溜頭的情況，主要采取“堵”和“引”相結(jié)合的方式進(jìn)行治理。

（1）“堵”：主要是堵住后部運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭水，不讓其直接進(jìn)入轉(zhuǎn)載機(jī)。使用編織袋裝煤擋在前溜頭減速箱與過(guò)渡架之間，防止上方來(lái)水直接進(jìn)入轉(zhuǎn)載機(jī)。

（2）“引”：主要是在轉(zhuǎn)載機(jī)與后溜頭搭接處挖一道水溝，使工作面來(lái)水沿水溝流入轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾后部，流入平巷排水溝；在溜頭處過(guò)渡架尾梁后部挖設(shè)一條水溝，使尾梁處淋水順?biāo)疁狭鞯睫D(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾后部，進(jìn)入平巷排水溝。

（3）在工作面前后溜頭與轉(zhuǎn)載機(jī)之間挖設(shè)排水溝，并在前后溜頭前使用高分子蓋板搭設(shè)水道，將后部運(yùn)輸機(jī)涌水由采空區(qū)引至平巷水溝，前部運(yùn)輸機(jī)涌水由轉(zhuǎn)載機(jī)上幫引入到轉(zhuǎn)載機(jī)橋段處水溝，形成工作面前部排水系統(tǒng)。

4.3 工作面下平巷防治水措施

（1）工作面平巷專(zhuān)人清挖水溝，保證水溝正常排水，對(duì)于清挖的浮煤及泥沙及時(shí)運(yùn)走。

（2）在轉(zhuǎn)載機(jī)頭外部水溝處加設(shè)兩道水堰，對(duì)工作面來(lái)水中含的泥沙浮煤進(jìn)行過(guò)濾，并安設(shè)專(zhuān)人對(duì)水堰處的泥沙浮煤進(jìn)行清理，保證外排水的含泥沙浮煤量降至最低，防止大量泥沙進(jìn)入礦井排水系統(tǒng)，阻礙礦井主排水泵正常工作，保證礦井排水系統(tǒng)安全。

（3）安排專(zhuān)人每隔兩小時(shí)對(duì)工作面涌水量進(jìn)行測(cè)量，實(shí)時(shí)掌握工作面涌水量情況。遇到涌水量變化較大時(shí)及時(shí)匯報(bào)調(diào)度室，并指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行撤離。

4.4 其他防治水措施。

（1）在保證工作面壓力不出現(xiàn)異常的情況下，加快工作面推進(jìn)速度，盡快將出現(xiàn)淋水的地方甩入老空區(qū)，減少工作面水量。

（2）為減少放頂煤作業(yè)對(duì)工作面的擾動(dòng)，工作面減少放頂煤力度，出水嚴(yán)重處不再進(jìn)行放頂煤，保證頂板完好，減少老空區(qū)基巖裂隙，進(jìn)而減少透水量，保證工作面水量在可控范圍內(nèi)。

（3）現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)壓信息員及時(shí)上報(bào)工作面頂板來(lái)壓震頂情況，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)中度以上震頂時(shí)通過(guò)電話上報(bào)，并由專(zhuān)業(yè)人員對(duì)震頂情況進(jìn)行分析，現(xiàn)場(chǎng)采取防護(hù)措施。

（4）施工過(guò)程中必須保證工作面液壓支架初撐力，杜絕工作面因初撐力不足造成的頂板破碎及片幫的發(fā)生，減少工作面基巖擾動(dòng)，進(jìn)而減少透水量。

（5）工作面運(yùn)輸機(jī)內(nèi)炭量要保持適中，保證運(yùn)輸機(jī)能正常運(yùn)行。

（6）工作面生產(chǎn)時(shí)將轉(zhuǎn)載機(jī)調(diào)到最大，保證轉(zhuǎn)載尾后部留出充足的空間使涌水順轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾后部流到平巷排水溝，減少涌水流入轉(zhuǎn)載機(jī)。

（7）將工作面底板順平形成一定的坡度，便于排水，防止水在工作面之間的淤堵。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)2302N工作面出水的綜合治理，工作面水量逐步得到控制，并在16d后完全得到控制。本次治水方案完全是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的摸索、實(shí)踐和總結(jié)，保證了工作面順利推采，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。