夏店煤矿综放工作面排水系统设计与应用.pdf

总第 1 6 8期 d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 5—2 7 9 8 ． 2 0 1 3 ． 0 8 ． 0 1 2 夏店煤 矿综放工作 面排水 系统设 计 与应 用 许 浩 ( 潞安集 团 慈林 山煤业公 司， 山西 长 治0 4 6 2 0 5 ) 摘要： 夏店煤矿主采煤层厚， 埋深较浅， 上覆基岩较薄， 3 1 采区开采过程中工作面出现持续性涌水， 对采 煤工作造成了严重影响。文章针对 3 1 1 1综放工作面排水系统进行了设计， 提高了排水效率， 成功治理 了 水患， 保证了工作面的正常生产， 实现了预期 目标。 关键词 ： 上覆基岩； 涌水 ； 综放工作 面； 排水系统 中图分类号 ： T D 6 7 文献标识码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 5 ． 2 7 9 8 ( 2 0 1 3 ) 0 8 — 0 0 2 6 — 0 2 1 工作面涌水概况 慈林山煤业公司夏店煤矿位于山西省襄垣县夏 店镇境 内， 该矿区属于沁水煤 田武夏矿区的一部分。 夏店煤矿 3 1 1 1 工作面处于一个向西北倾斜 的单倾 斜构造 内， 煤层倾角为 3～ 8 。 ， 工作面长为 2 2 5 IT I ， 埋 深为 1 4 0～1 8 0 m， 目前 ， 该工作面 已推进 1 8 0 m， 工 作面总体涌水量在 1 3 0～ 2 0 0 n l 。 ／ h之间变动， 最高 涌水量达到 2 2 0 I T I ／ h 。涌水水源 为顶板垮落后 的 上部含水岩层水及裂隙水 ， 在采空区积 聚并在工作 面地势较低的机尾涌出， 严重影响了 3 1 1 1 工作面的 正常生产。 2 矿井水文地质条件 夏店井田位于襄垣县城西约 1 0 k m处 ， 浊漳河 西源北畔。浊漳河西源在井 田西南部边界外由西北 向东南流过 ， 胡家沟为常年有水小河 ， 由东北向西南 穿过井 田中部 ， 注入井田西南部 的马喊水库， 马喊水 库总库容 1 2 7万 r n 。井田内其他沟谷平时无水 ， 雨 季 为 排 洪 通 道 。夏 店 煤 矿 主 井 井 口 标 高 为 + 9 1 8 ． 6 4 m， 副井井 口标高为 + 9 5 5 ． 4 0 m， 回风井井 口标高为 + 9 6 8 ． 4 3 m， 均高于马喊水库水位标高和 井 田附近河流的最高洪水位标高， 矿井井 口不受洪 水威胁 。矿床以孔隙水 、 孑 L 隙裂隙水充水为主， 主采 3号煤层上部有五层含水层， 为奥陶系中统岩溶裂 隙含水层 、 二叠系下统山西组及下石盒子组含水层 、 石炭系上统太原组裂隙含水层 、 基岩风化带含水层 和第四系松散岩类孔隙含水层 ， 见表 1 。 隔水层为二叠系砂岩层间隔水层 ， 由泥岩 、 砂质 泥岩 、 粉砂岩等组成 ， 平行分布于各砂 岩含水层 之 间 ， 与砂岩形成平行复合结 构， 起到层 间隔水 的作 2 6 用 ， 阻隔各含水层垂 向水力联系。 表 1 各含水层特征 含水层 特征 奥陶系中统岩溶裂隙含水层 二叠 系下统 山西 组及 下石 盒 子组裂 隙含水层 石炭系上统太原组裂 隙含水层 基岩风化带裂隙含水层 第四系松散岩类 L 隙含水层 该含水层 为岩溶裂 隙含水层 ， 含水空间以岩溶裂隙为主。 为碎屑岩裂 隙含水 层 ， 含水层 主要 由中 一细粒砂 岩组成 ， 厚 度为 1 ． 7 2—1 5 ． 3 3 IB ， 平 均 6 ． 6 8 I I 1 。含水空 间为 砂岩 裂 隙及构造裂隙。 为碎屑 岩夹碳 酸盐 岩岩 溶裂 隙含水层 ， 主要 含水层 由数层 砂岩裂隙含水层及 K 、 、 K 和 K 石灰岩岩溶裂隙 含水层 构成 ， 含水空间以裂隙为主。 该含水层 为碎 屑 岩裂 隙含水 层 ， 含水层主要 由粗 一细粒砂 岩组 成。含水 空 间以风 化 裂 隙为主。 主要为第 四系松散沉积物 ， 含 水层主要 由砾石 、 细砂或砂 土 等组成 ， 主要接受大气 降水 的 补 给， 受大气降水影 响明显 。 3 工作面涌水规律 3 ． 1 煤层开采后形成的导水断裂带计算 根据《 矿区人文地质工程地质勘探规范》， 缓倾 斜煤层在采用全部垮落法管理顶板 的情况下， 上覆 岩层导水裂隙带高度 可以通过经验公式计算如 下 [ ： 当岩石抗压强度为 2 0～ 4 0 M P a时： ．／ 4 f= +5 ． 1 ( 1 ) 当岩石抗压强度小于 2 0 MP a时： H f= + 5 ． 1 ㈩ 式中： 为 开采 厚度 ， 取工 作 面平 均 煤厚 为 5 ． 9 3 m， n为一次采高比值 ， 取 1 ． 0 。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 ． 0 6 — 1 3 作者简介： 许浩( 1 9 7 3一) ， 男， 山西长治人， 助理工程师， 从事生产技术工作。 许 浩： 夏店煤矿综放工作面排水系统设计与应用 第2 2卷第8期 依据经验公式 ( 1 ) 和公式 ( 2 ) ， 可 以得 出 分 别为 8 8 ． 6 2 m和6 2 ． 6 7 m。通过相邻的3 1 0 3工作面 的勘探钻孔测量资料显示 ， 3号煤层上覆基岩总计 厚度为 1 2 0 ． 3 4 m， 远大于裂隙带高度 ， 未与上方第 四系补水层连通 。工作面涌水水源应来 自上覆裂隙 涉及范围内的含水层及附近采空区积水 。 3 ． 2 工作面涌水规律 根据技术部 门资料及 k W 现场观测显示 ， 3 1 1 1 工作面周期来压步距 为 3 0～3 5 m。在周期来压前 3～ 5 m时 ， 顶板裂隙逐渐 发育延伸 ， 顶 板含水层通 过裂隙导通后 ， 岩层含水降至工作面， 形成工作面及 两巷煤壁 出水 及顶板淋水。此 时， 工作 面总体涌水 量短时间增大。来压过后 ， 涌水量会恢复正常 J 。 3 1 1 1 工作面 目前 已经推进 1 8 0 m， 在 回采过程 中， 涌水量与回采工作面推进距离关系如图 1 所示。 旨 删 烬 图 1 工作面推进距离与涌水量关系 4 工作面排水系统的设计与应用 4 ． 1 工作面排水 系统设计思路 3 1 1 1 工作面位 于一个 向西北倾斜 的单倾 斜构 造内， 平均坡度 为 7 。 ， 运输巷布置在工作 面地势最 高的地段 ， 工作面涌水 自流向回风巷 ， 保证了工作面 的正常生产环境和煤质。 由于运输巷不涉及涌水 的 压力 ， 排水工作较为简单 ， 所 以， 该工作 面排水系统 设计重点为 回风巷的排水工作 。 4 ． 2回风巷排水 系统设计 3 1 1 1 工作面回风巷长 1 1 7 0 11 3 ， 地势起伏分 为 四段 ， 机尾到 5 5 0 m属于下坡段 ； 5 5 0～5 8 0 I l l 为上 坡段 ； 5 8 0～ 7 5 0 m属于下坡段 ； 7 5 0 m 以后 为上坡 段 ； 这四段存在 5 5 0 m和 7 5 0 m两个低 洼区域 。为 了降低劳动繁琐度 ， 避免在回风巷布置两处水仓 ， 依 据从简从优原则 ， 选择将 5 5 0 m低洼 区用袋装煤充 填 ， 只在 7 5 0 m处 ， 布置 两个地下 水仓 ( 如 图 2所 示 ) 。 在回风 巷 布 置 6趟 排 水 管 路 ， 机 尾 用 3台 4 5 k W 潜水泵通过 3趟 1 3 c m管路 ， 直接排水 至 3 1 采区 1 号水仓 ； 7 5 0 m水仓处 ， 用 3台 3 7 k W 潜水泵 连接 ； 另外 3趟 1 3 e m排水管路排水至 3 l采区 2号 水仓 。回风巷排水系统使用专用 电源 ， 由 3 1采区 2 号变电所专用双回路供电。在回风巷外侧煤壁， 施 工深0 ． 6 m和宽 0 ． 5 m 的排水沟 ， 水沟从切 眼外 2 0 m处直至停采线 ， 使水 自流 至 7 5 0 m处水仓。为了 保证排水效率 ， 在水仓前 2 0 m处 ， 施工一个 2 m X 2 1 1 1 X 1 m 的地 下淤煤沉淀池 ， 同时布置淤煤过滤 网， 并及时清理沉淀池 ， 保证淤煤沉淀效果。排水系 统如图 3所示。 Q 水泵 4 5 k W ( a ) 充填前 地势 ( b ) 充填后地势 图2 3 l 1 1回风巷地势示意 1 号水仓 2 号水仓 2 号水仓 l 号水仓2 号水仓 1 号水仓 图 3 3 1 1 1回风巷排水系统示意 4 ． 3应用效 果 3 1 1 1工作面排水系统的应用实践表 明： 在工作 面涌水量为 1 3 0—2 0 0 m ／ h的条件下 ， 成功治理 了 水患 ， 保证 了采 煤工作 的正常进行 ， 2 0 1 3年 4月 和 5月的产量达到预期 目标 ， 产生了较好 的经济效益。 5 结语 通过此次水患治理工作 ， 不仅提高 了对顶板涌 水根源的认识 ， 还揭示 了工作面生产与涌水量 的相 关规律， 丰富了该矿在防治水领域的素材 ， 积累了大 涌水工作面治理水患的经验 ， 为以后在类似条件下 生产实践提供了思路。 参考文献 ： [ 1 ] 国家技术监督局．G B 1 2 7 1 9— 9 1 矿区水文地质工程地 质勘探规范[ s ] ． 北京 ： 中国标准出版社， 2 0 1 2 ． [ 2 ] 宁帅． 浅埋工作面大涌水综合治理技术[ J ] ． 中国新 技术新产品， 2 0 1 2 ( 2 2 ) ： 1 4 5 ． [ 责任编辑： 路方] 2 7