采煤工作面带压开采综合防治措施

采煤工作面带压开采综合防治措施摘要:煤矿开采的二叠系山西组2煤层，在四下深部采区受底板奥灰水的影响很大，通过多年的开采实践，对底板水的防治积累了丰富的经验，提出了承压水体上开采安全技术施，对矿井安全生产和深部开采提供了保证。关键词:承压水体;安全开采;综合防治中图分类号:TD823.83I矿井概况煤矿位于太行山隆起带的东冀，处于复杂带中，构造极为复杂，摺曲和断层发育。目前要开采二叠系山西组的2#煤层，自1993年以来，四下深部采区先后在12418,12421,12422,12423,12424,12425,12426等工作面发生底板突水，突水标高均在一380线以下，各工作面突水后最大涌水量分别为:180,120,150,90,170,120,180扩/h，对矿井安全生产造成较大威胁。2四下深部地区底板含水层及隔水层情况2.1四下深部地区的底板含水层(1)大煤底板以下10-15m段，为山西组底部砂岩裂隙含水层，主要是中砂岩和细砂岩，富水性弱，揭露出水量小，钻孔揭露一般在5.Om3/h以下，但水压可达1.5MPA，与下伏承压水存在补给关系时，水量稍大;一般回采期间揭露水量15m3/h左右，对生产影响不大。(2)位于大煤底板以下35一45m,野青灰岩层位上下，为裂隙含水层，富水性弱，钻孔揭露涌水量小于1Om3/h，开采揭露水量不大，一般与上部裂隙水合计约20扩/h左右，对生产有一定影响。(3)大煤底板以下65一75m段，为伏青灰岩及其下巨厚火成岩裂隙承压含水层(体)，以伏青灰岩为主要储存层位，且承压水赋存不局限于伏青灰岩层本身，即其上部隔水层内存在原始导升潜伏现象，并且与下伏巨厚火成岩裂隙水有较强的水力联系，钻孔揭露涌水量约30衬/h左右，单位涌水量在0.1-0.8I/s.m之间，平均0.51/s.m左右;回采中最大突水量为180扩/h，给正常生产造成很大威胁。2.2隔水层墓本情况(1)大煤至伏青灰岩之间;距大煤66一68m基本上为隔水层，岩性主要为粉砂岩、细砂岩、中砂岩、煤层、泥岩及泥灰岩等组成，一般情况下裂隙不发育，隔水性能较好。因该区岩石已经发生区域热变质，岩石多呈刚性，柔性成分基本不存在，局部地段构造裂隙发育，岩层破碎，尤其在太原组地层中塌孔情况非常严重，与含水层存在联系时形成充水构造或充水体，在一定程度上造成隔水层厚度和隔水性能降低，形成薄弱带，也是开采煤层时易发生突水的原因。(2)伏青至伏下火成岩之间距伏青灰岩6-15m之间，主要岩性为粉砂岩、细砂岩，正常情况下隔水较好，但破碎和裂隙发育地段是补给伏青灰岩的主要通道。(3)伏灰下巨厚火成岩厚度在300m以上，整体上为隔水层，但其冷凝裂隙和构造裂隙在边缘和内部发育，并延伸到大青和奥灰层位，局部勾通了大青和奥灰水，这是伏青灰岩和大煤底板隔水层内充水的原因。3开采后煤层底板岩层的破坏规律河北煤炭2006年第2期3.1开采过程中工作面底板应力与变形在开采过程中，由于受采动影响，从工作面煤壁到采空区一定距离和一定深度范围内的底板中出现带。在采空区下方的膨胀区内，断裂呈松弛或张开水平拉应力;在压缩区和膨胀区分界处的底板中出现剪应力。拉应力和剪应力使底板形成底板破坏状态，成为底板突水的诱发素。3.2煤层底板的“下三带”安全预测目前，亩于四下所采地区标高在一400m以下，2#煤承水位高于开采水平，在开采过程中利用隔水层的阻水能力，防止底板突水。根据“下三带”理论，即破坏带h,、阻水带h2、地下水导升带h3确定带压开采(1)底板采动导水破坏带hl:h,=0.0085+0.1665++0.1079L一4.3579式中:H为开采深度，600m;a为煤层倾角，80;L为工作面斜长，120m。计算得h,=15.0m.(2)底板阻水带h2:h2二尸/z式中:P为作用在底板上的水压力，取4.OMPa;:为阻水系数，取0.4MPa/m。则h2=lomoh;十h2=25m66m(2#煤底板与伏青灰岩层间距)通过计算的安全煤岩柱小于煤层底板至含水层顶板之间的厚度(Hd)，承压含水层上采煤的安全符合要求。4带压开采综合防治措施4.1防探安全技术措施(1)做好防探水工作。认真查清开采区域内的含水层与隔水层的赋存特征及地质构造的导水性能。超前探测底板隔水层厚度、含水层的含水性能及地下水的导升高度。在12426工作面上下巷近3000m巷道进行了物探工作，共测27个深点，基本查清了伏青灰岩的富水区域及富水状态，对各测点伏青灰岩及其导升潜伏情况有了基本的了解。(2)注浆加固底板。工作面投产前，在工作面上下巷对富水强的地段和底板破碎带实施注浆封堵，封闭奥陶系石灰水的补给渠道，降低底板裂隙的渗透能力。(3)疏水降压。对富水强的地点采用疏水钻空排水降压，提前将承压水部分释放，尽可能减少开采范围内的富水量，降低对回采的影响。(4)安装强排放水系统。在四采下车场最低处施工了两个水仓泵房，每工作面投产前，都提前在下巷下帮挖掘临时水窝，配备4个110kw大功率潜水泵，铺设两趟6时排水管路，双回路电源，保证设备完好，回采过程中一旦突水能立即启动。4.2回采时出水防治措施在查清采区水文地质和构造地质的前提下，优化采区设计，本着先易后难、先浅后深、先简单后复杂的原则开采。若工作面一旦突水带来安全隐患，我们可根据实际情况采取措施。(1)优化采面设计。留设隔离煤柱，合理布置巷道，尽可能的避开或少穿构造，适当缩短工作面长度，提高推进速度，减弱采动后底板的裂隙扩张，降低工作面突水机率。(2)工作面输送机上山运输。工作面坡度较小时，工作面输送机可设计上山运输，运煤系统畅通，在回采突水时，做好下巷治水的同时，能维持正常生产。(3)工作面适当伪斜布置。俯采工作面在采面设计时，工作面适当沿走向伪斜布置，使工作面出水时，水煤从老塘流到下巷，减少水煤冲刷。(4)工作面下巷沿空留巷。若工作面仰采时，工作面出水后，在下巷沿空留巷做为水窝，使老塘水流到下巷后，由排水系统排走，但必须局部通风且水泵紧跟工作面前移。(5)采空区侧铺设排水管路。工作面突水时，若工作面为俯斜开采，涌水紧跟煤壁冲刷严重，在工作面出水点处挖1个临时水窝，自出水点以下挖1条水沟埋1趟6时管路，水窝和水沟用板皮、板梁虚棚，使部分水顺水沟流人下巷的排水系统。(6)工作面配备卸水巷。可利用相邻下工作面的上巷或距下巷lom处配备1条巷道做为卸水巷，该巷道掘进30一40m与下巷贯通，保证下巷正常通风、行人运输。