复杂地质条件下工作面排水系统优化及实践研究.pdf
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1、表 1地质构造情况表复杂地质条件下工作面排水系统优化及实践研究祁旭(冀中能源股份有限公司章村矿,河北邢台054100)摘要:章村矿 31 采区北部存在丰里向斜构造,采区西部断层较为发育,当开采最西部 2 号煤 3100A 工作面时,受断层及向斜构造影响,工作面排水系统较复杂。根据此区域地质构成赋存情况,在近距离煤层下层煤已有巷道施工泄水孔,疏放上层煤采空区积水,不仅解决了上层煤回采工作面仰采排水系统复杂、受水患影响大的问题,也提前做到了下层煤巷道掘进时对上部采空区积水的提前疏放工作。关键词:向斜构造;泄水孔;空区水;排水系统;设计优化中图分类号:TD744文献标识码:A文章编号:1672-11
2、52(2023)09-0163-020引言井下排水系统是煤矿生产六大系统之一,担负着井下积水排出的重要任务。水灾是造成重大经济损失和群死群伤最为严重的煤矿灾害事故之一,水害事故破坏性大、突发性强,往往导致大量的人员伤亡。因此,井下排水是保证煤矿安全生产的重要环节,对井下排水进行节能优化设计意义重大。随着章村矿四井采掘战场逐步向深部转移,位于褶皱区域内的 4231 采区 2 号煤最后一个工作面(3100A 工作面)已经进行回采,意味着位于 2 号煤下部的 2 下煤层即将进入开采阶段。对采区排水系统进行优化,可节约资金成本,提高矿井经济效益。1章村矿 31 采区概述章村矿 31 采区东以 2 下煤
3、可采边界线及丰里村保护煤柱为界,南部以东、西阳苑村保护煤柱为界,西以 F101 断层为界,北以-350 大巷为界。31 采区位于四井的西翼,设计开采 2 号煤层和 2 下煤层,根据勘探资料、4224 采区、-350 大巷及本采区 2 号煤工作面实际揭露资料分析,在采区西北部,为北东向丰里向斜构造。东南部受岩浆岩影响,形成北东向丰里背斜构造。3100A 工作面北部为一西南向的向斜构造,向斜轴走向 216,向斜轴部及附近裂隙较发育,顶板岩层破碎。根据该工作面附近巷道实际揭露情况及 31采区三维地震资料分析,3100A 工作面主要受以下几个地质构造的影响,其分布及产状如表 1 所示。3100A 工作
4、面主要充水含水层为 2 号煤顶板砂岩水,为直接充水含水层,下部野青灰岩含水层,为间接含水层。2 号煤顶板砂岩含水层厚约 5.6 m 左右,为孔隙含水层,富水性相对较弱。野青灰岩含水层位于2 号煤以下 52 m 左右,为弱含水层,本区相对较封闭,野青灰岩水未疏放,如遇导水通道,野青灰岩可能出水。3100A 工作面水量正常涌水量:顶板砂岩水为28.3m3/h,野青灰岩正常无水,合计为 28.3m3/h。最大涌水量:顶板砂岩水为 72.5 m3/h,野青灰岩水为 10 m3/h,合计为 82.5 m3/h。开采 2 下煤层综合本面的水文地质条件分析,影响 2 下煤工作面掘进期间涌水量的主要因素为上部
5、采空区动水和 3100A 工作面采空区的两处积水,上部采空区动水量为 15.0 m3/h,野青灰岩正常无水,预计最大涌水量为 5.0 m3/h,打钻探放水,钻孔最大涌水量为45.0m3/h。因此,本面预计正常涌水量为 15.0m3/h,预计最大涌水量为 15.0 m3/h+5.0 m3/h+45.0 m3/h=65.0 m3/h。2方案研究3100A 工作面里面向斜轴以里为俯采,工作面及采空区涌水可自流至运煤巷和运料巷向斜轴处泵窝,各由 110 kW 水泵排至-350 大巷,-350 大巷自流至-350 水仓。3100A 工作面里面推过向斜轴后距停采线剩余 70 m,面长平均仅 50 m,此范
6、围为仰采,工作面涌水流至采空区向斜轴部,且最低点处的积水水面将随工作面推进持续上升,久而久之,在丰里向斜轴部容易形成大面积的积水区,对 3100A 工作面外面开采造成严重水害威胁。常规的工作面排水设计需分为 2 个阶段,由于排水扬程较大,每个阶段都为 2 级排水,都需在工作面切眼下口处安设排水泵,随着工作面推采而前移。第一阶段,分别在 3100A 外面运煤巷与 3100A 配巷岩收稿日期:2022-10-21作者简介:祁旭(1989),男,河北邢台人,本科,毕业于河北联合大学,安全工程师,主要从事煤矿安全管理工作。总第 212 期2023 年第 9 期山西冶金Shanxi Metallurgy
7、Total 212No.9,2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.09.062构造名称走向/()倾向/()倾角/()性质 落差/m 对掘进影响程度丰里向斜216123303对掘进影响较小F10116125168正80对掘进影响较大f3100-1627355正1823 对掘进影响较大f3100-219310353正2.8对掘进影响较小生产实践山西冶金E-mail:第 46 卷Optimization and Practical Research on Drainage System of Working Face Under ComplexGeological Con
8、ditionsQi Xu(Zhangcun Mine of Jizhong Energy Co.,Ltd.,Xingtai Hebei 054100,China)Abstract:There is a Fengli syncline structure in the northern part of the 31 mining area of Zhangcun Mine,and faults are relatively developed inthe western part of the mining area.When mining the 3100A working face of t
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