疏放上部3号煤采空积水 解放下部9号煤层.docx

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疏放上部3号煤采空积水解放下部9号煤层

　　　　疏放上部3号煤采空积水　解放下部9号煤层

　　　晋城煤业集团王台铺矿　刘红军　成国清

摘要　在9号煤工作面回采过程中，工作面防治水是重中之重，本文通过对王台铺矿

2339、2340综采工作面水文地质条件分析，确定防治水方案和泄水量统计分析，及对采空积水疏放排除工作的总结，以期达到积累经验，服务生产的目的。

关键词　疏放采空积水解放9号煤层

随着集团公司东区矿井生产的进行，各矿井3号煤储量不断减少，为延缓矿井寿命，合理开发利用现有煤炭资源，原来以3号煤为单一主采煤层的时代，已逐渐过渡为3号煤与9号煤配采为主的时代，随着时间的推移和各矿洗选能力的不断提高，9号煤的配采量将不断增加，9号煤层将成为东区三矿的主采煤层。

由于9号煤层上部3号煤采空区积水，对9号煤层开采构成严重威胁，所以疏放3号煤采空积水，解放下部9号煤层已成为9号煤层生产过程中必须首先解决的问题之一。

1工作面概况

1.1　工作面位置

2339、2340综采工作面井下位于王台铺矿九二盘区西翼北部，其南部为

2338工作面采空区，西部为王台铺矿与凤凰山矿界，东部为九二盘区西翼回风大巷。

地面位于薄荷泉村南部，刘窑村东部，后沟村西南部。

1.2盖山厚度

工作面地表为黄土丘陵区，盖山厚度一般在170―190米。

1.3工作面参数

2339综采工作面走向长790.5米，倾斜长176.6米，

2340综采工作面走向长590.4米，倾斜长176.6米。

　　2　工作面水文地质条件分析

该两个工作面水文地质情况较复杂，其主要充水因素为上部3号煤采空低洼区积水，其次为9号煤层上部岩层局部含水，故防治水工作重点放在如何解决3号煤采空区低洼处积水。

2.1上部3号煤采空积水分析

根据3号煤层底板等高线来看，

2339、2340综采工作面正好位于上部3号煤6353、6354、6355工作面采空低洼区下部，经地面调查开采3号煤层的小煤矿井下积水位置分析，确定上部3号煤层采空区积水水位在＋715水平一线，积水面积大约在179048平方米，若采空塌陷区高度按6.0米计算，岩石孔隙率按7％计算，3号煤采空区积水量为75200立方米，积水位置见图1，其中＋710－+715水平积水57600立方米（C区域），＋710水平以下积水区域两处，一处位于工作面西部（B区域），积水量4800立方米，另一处位于工作面东部（A区域），积水量12800立方米。

由于工作面上部3号煤层位置较低，像一个汇水盆地，在其积水排除后，必然引起四周采空积水的补给，预计补给量为15－20立方米／小时。

2.2上覆岩层含水

主要为9号煤层上部的K5石灰岩及老顶细砂岩含水。

由于该工作面位置较低，故其含水较邻近工作面水量大，预计工作面回采期间其涌水量在2m3／h左右。

　　3　确定防治水方案

通过对

2339、2340工作面水文地质条件和充水因素分析，若在工作面回采前不对上部3号煤采空积水进行处理疏放，必然会造成9号煤工作面回采过程中突水事故的发生。

3.1疏放水方法的确定

因为上部3号煤采空区已无法进入，同水平疏放积水无法进行，只能通过地面施工钻孔到九号煤层，利用9号煤层巷道进行下水平疏放。

首先要确定放水钻孔位置，需综合考虑井下9号煤巷道情况，3号煤采空积水区最低点位置，以及工作面地表地形等三个因素，为此，我们根据井上、井下多次现场观察，测量和分析研究，确定工作面上部的大部分3号煤采空积水，可以通过地面钻孔进行疏放，预计疏放量在70000立方米左右。

只有工作面西部上方局部3号煤采空区低洼积水（即图1中的B区域），因积水水位在＋710水平以下，水位较低且受地面地形制约，无法通过钻孔进行疏排，只能在工作面回采过程中边回采，边排除。

3.2工作面放水钻孔设计及其井下9号煤附属工程

3.2.1放水钻孔设计

钻孔位置经过详细地面勘察，以及依据9号煤层巷道布置情况和3号煤层低洼区位置，确定钻孔地面位于后沟村西南，薄荷泉村东南，其坐标为X：

3940601.852；Y：

535006.916；井下位于

2340工作面移变泵站横川以西160米，

2279巷以北20米处（见图2）。

钻孔参数设计：

钻孔数量：

1个异径垂直钻孔

钻孔深度：

从地面施工至9号煤层约170米。

钻孔孔径：

地面至3号煤层底板以下3米为168毫米；

　　　　　底板以下3米至9号煤层为110毫米。

3.2.2放水钻孔井下附属工程

9号煤西翼北部泄水工程主要包括：

泄水硐室、泄水横川、挡水墙、水沟、水仓、排水设施等。

泄水钻孔与9号煤泄水硐室贯通前，必须施工好井下附属工程，并安装好相应的排水设施，确保钻孔贯通后钻孔泄水量的控制和排除。

　　3.3　工作面西部防治水方案

　由于工作面近皮带巷一侧，距切眼230米左右，上方仍有4800立方米3号煤采空积水，因位置较低无法通过放水钻孔下泄，因此IX2339工作面回采至约200米位置时，工作面上部积水必然随工作面推进而逐渐下泄，为保证工作面顺利回采，我们主要采取以下办法。

　3.3.1　在工作面回风巷各低洼区段，施工水窝并安设排水设备，以便及时排除工作面回采过程中近回风巷一侧涌水。

3.3.2在工作面局部低洼段安设水泵，以及时排除工作面涌水。

　　3.3.3　因工作面底板南高北低，皮带巷低于回风巷，且上部3号煤采空积水位置在皮带巷一侧，故回采过程中工作面涌水主要集中在皮带巷一侧。

为此，我们在皮带巷距切眼330米处（皮带巷最低洼区段），向北设计施工一水仓与IX2280巷贯通，以便在不影响工作面生产的情况下通过IX2280巷向外排水。

　　4　防治水方案的实施情况

紧紧围绕防治水方案的总体布署，严密组织各项工程施工，在各个方面都取得比较圆满的结果。

4.1放水钻孔施工

根据泄水钻孔设计，我们与集团公司勘探队鉴定了钻孔施工合同，生产科监督钻孔施工进度和质量。

地面放水钻孔从2001年3月25日开始施工，施工到150米时，为避免无计划贯通，停钻等候贯通通知。

钻孔施工过程中，多次组织技术人员到钻场监督施工质量，观察岩芯岩性，查看进尺记录和孔斜情况，确保按设计方案贯通。

4.2井下附属工程施工

井下泄水工程的施工从2001年4月初开始，到4月底顺利完成，施工过程中，工程技术人员现场跟班监督施工进度和质量，从泄水硐室的支护、挡水墙的厚度等技术上严格要求，确保工程按质按量达到设计要求。

4.3排水系统形成

在放水钻孔和井下附属工程施工的同时，生产科积极组织队伍安装排水管路和设施。

清挖水沟，确保泄水排水畅通。

当各项附属工程施工结束后，通知勘探队进行钻进贯通。

放水钻孔于2001年5月5日正式与9号煤泄水硐室按预定方案准确贯通，形成泄水排水系统。

4.4泄水量统计

放水钻孔贯通后开始泄水，具体数据统计如下：

表1　　　　　泄水量统计表

时间（2001年）

日平均泄水量（m3／d）

累计泄水量（m3）

5月6日－14日

462.4

4161.7

5月15日－31日

2307.6

43391

6月1日－10日

1435.4

57745

6月11日－20日

1303.8

70783

6月21日－30日

1074

81523

7月1日－10日

870.3

90226

7月11日－20日

697.5

97201

7月21日－31日

362.8

101191.8

8月1日－15日

338.5

106269.3

8月16日－31日

410.6

110785.9

由于钻孔初期放水时，上部3号煤采空区水压大，造成钻孔堵塞放水量较小，后经疏通钻孔于5月15日正常泄水。

从表上可以看出8月份后半月钻孔水量增大，主要是由于雨季期间大气降水对3号煤采空区补给引起。

4.5泄水量统计分析

从表1可看出，钻孔泄水量从7月21日以后趋于稳定，根据地下水动力学原理和水平衡理论，说明上部3号煤采空积水已基本疏放完，7月21日以后的泄水水量主要来源于四周采空区以及大气降水对3号煤采空区的补给，补给水源和水量具有长期性和相对稳定性。

如果采空区补给水量按稳定水量15.0m3／h（7月21日至8月15日期间统计泄水量的平均数）计算，补给时间从5月6日算起至7月20日，总计75天，则此排水期间总的补给水量Q补＝15.0×24×75=27000m3，那么上部3号煤采空区实际积水量应为从5月6日至7月20日的钻孔累计泄水量减去此期间总的补给水量，即Q积＝97201－27000＝70201m3。

通过泄水量统计分析，可以说明我们对3号煤采空区积水的预测方法较为合理和准确。

4.6IX2339工作面西部防治水

在IX2339工作面回采过程中，严格按照《工作面西部防治水安全技术措施》执行，在进、回风巷铺设管路，低洼处施工水窝，安装水泵，确保回采过程中涌水的及时排除。

根据现场观测，工作面涌水初期最大水量30m3／h左右，一般在10m3／h左右，累计排水量5000m3。

因为排水设备准备及时，涌水得到尽快排除，没有影响工作面正常回采。

至此工作面西部上部＋710水平以下低洼区积水（见图1中的B区域），通过顶板垮落下泄强行排除，上部3号煤采空区低洼积水全部疏放完毕。

　　5　效果评价

利用放水钻孔疏放上部3号煤采空积水工作，从安全生产角度来讲，确保了IX2339、2340两个综采工作面的安全生产，杜绝或避免了回采过程中重大水灾事故的发生，从资源管理方面来说，彻底解放了下部9号煤层，保证了国有煤炭资源的合理开采和有效回收，避免了煤炭资源损失。

本次疏放水工作历时4个多月，累计疏放排除3号煤采空积水约11万立方米，彻底解放了IX2339、2340综采工作面。

如果采取边回采，边疏放，边排除的防治水方案，这么多的积水势必造成工作面停采和淹巷事故发生，按月产量7万吨，停产两个月进行集中排水，则造成经济损失7×2×100=1400万元（每吨原煤平均价格按100元计算）即创造经济价值1400万元。

本矿首次采用钻孔疏放3号煤采空积水的防治水方法取得了成功的经验，这对集团公司东区具有相同的水文地质条件的矿井的防治水工作开辟了一条新的道路，具有非常可观的推广价值和现实意义。

　　　　　　疏放上部3号煤采空积水

　　　　　　　解放下部9号煤层

　　　　　　　晋城煤业集团王台铺矿

　　　　　　　　二００二年三月

作者简介：

刘红军，男，1970年出生，1992年毕业于焦作矿业学院，水文地质与工程地质专业，现在晋城煤业集团王台铺矿生产科工作，工程师。