掘進工作面圍巖裂隙淋水分析及治理措施
2012-01-01 00:00:00劉輝范志偉馮文生
科技創新導報 2012年3期
摘要：根據安山煤礦所發生的圍巖裂隙淋水情況，造成大量的淤泥以及污水，給生產帶來極大的困難。針對這樣情況采取一系列的有效防治水措施，是礦井恢復安全生產。
關鍵詞：圍巖裂隙 淋水 防治水
中圖分類號：TD353 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2012)01(c)-0101-02
1 概況
本井田地處陜西省廟哈孤礦區東南部，位于府谷縣城西北方向約38km。井田西北與沙粱井田、秦晉煤礦相鄰，南為小煤礦開采區和廟哈孤礦區南部預留區，西南與三逍溝井田相鄰，東為廟哈孤孤山勘查區。井田采區52煤層賦存于延安組第一段中部，全區鉆孔見煤點南、北區共50個，可采點南、北區共46個，煤厚0.80～3，00m，平均厚度2.15m，煤厚變化較小，標準差為0.33，變異系數0.1460。結構較簡單，含穩定的一層夾矸，厚度0.08～0.40m，粉砂質泥巖。煤層頂板巖性為一套中細粒砂巖，厚度15～20m，底板為5～8m泥巖、粉砂質泥巖夾油頁巖、灰質泥巖薄層。
2 掘進工作面涌水分析
區內地表水體主要是沙粱川、安山溝、亂菜溝等河河水，局部地段煤層開采后形成的冒落帶及導水裂隙帶將勾通地表水體，使其成為直接充水水源；局部地段導水裂隙帶與風化裂隙帶勾通，地表水通過風化裂隙進入礦坑，成為間接充水水源。
本區地下儲水不豐富。煤系地層含水層是煤層的直接充水含水層。侵蝕基準面以上的煤層頂板砂巖含水層，水量小，富水性弱，平硐開采易于排水，侵蝕基準面以下煤層頂板含水層均為承壓水，它們水量甚微，富水性弱，易于疏干，對開采不會造成危害。在局部地段，地表水倒灌、斷層破碎帶導水、老窯積水都可能使間接充水含水層變為直接含水層。另外煤層開采后冒落帶及導水裂隙帶與風化裂隙潛水溝通，使其成為直接(或間接)充水水源。
勘探報告用“大井法”和“積水廊遭法”劉先期開采地段對涌水量分別進行了計算。
采用“大井法”計算出開采52煤層時涌水量為3684.21m3／d。
采用“積水廊道法”計算出開采52煤層礦井涌水量為2240.60m3／d。
根據神北已開采礦及開采小窯調情況看，凡是煤層頂板基巖水為主要充水水源時，礦井涌水量一般很小，且易于疏排。勘探報告認為采用“積水廊道法”的計算結果更接近實際情況。
根據以上分析，設計對礦井涌水量采用“積水廊道法”計算結果，正常涌水量2240.60m3／d，即93.36m3／h，取用95m3／h；最大涌水量按正常涌水量的1.5倍考慮，為142.5m3／h，取用145m3／h。
52煤層總體屬于賦存區范圍內全部可采的穩定煤層。區內地表水體主要是沙梁川、安山溝、亂菜溝等河河水，局部地段煤層開采后形成的冒落帶及導水裂隙帶將勾通地表水體，使其成為直接充水水源；局部地段導水裂隙帶與風化裂隙帶勾通，地表水通過風化裂隙帶進入礦坑，成為間接充水水源。因此只要具備一定的集水構造就會含水，直接影響回采和掘進施工，因此在掘進和回采過程中，必須足夠的排水設備，并且應制定出一整套的治理方案。
現在三條水平大巷以及第二工作面的兩條順槽在掘進構成-中相繼出現圍巖裂隙出水，由于排水的不及時和地質條件的影響，現造成三條水平大巷產生大量的淤泥，清理困難。
3 掘進工作面的防治水措施
據現在工作面情況，總結以下防治與治理措施。
3.1 疏水
在巷道下幫處挖一條水溝，其凈斷面為300mm×300mm，在掘進過程中，安排專人及時清挖，嚴防出現水溝堵塞，確保流水暢通，使下順槽的涌水及時流出。
3.2 排水
在工作面滯后掘進采面3～4m處安設2.5kW潛水泵，把水排入水溝最低處，再用11kW固定水泵把水排進出水管并排出地面。
水泵初選計算公式如下所示：
根據《煤礦安全規程》規定，工作水泵的能力應在20h內排出礦井24h的正常涌水量。正常涌水時，工作水泵最小排水能力Ql為：
Q1=24QR／20，
式中QR——礦井正常涌水量，m3／h。
3.3 清泥
由于圍巖裂隙出水時未及時排出，造成水和底板泥巖在綜掘機等設備的碾壓下形成大量的淤泥。根據安山煤礦現有資源可以利用裝載機進行清淤泥，同時并用防爆無軌膠輪車把淤泥運至井上。
3.4 固定
由于工作而頂板淋水加大或底板松軟時，支護強度達不到設計要求，工作而頂板壓力增大或蒯期來壓時，支架失穩、倒棚造成冒頂，易導致頂板事故。每個U型鋼腿窩予都要達到規定的深度，同時可在腿窩予內放入片石和方木固定，防止腿予在底板泥巖里活動。所有的鋼梁和鋼腿都要與頂板和側幫用木楔接實。鋼腿與鋼腿要用螺紋鋼連接固定。
3.5 短掘
因為圍巖裂隙淋水的影響，頂板泥巖產生松動。若正常掘進，在還沒有支護叫極易可能造成預板冒落。所以采用短掘短支，使支護及時到位，不會造成因空頂距過大而出現頂板事敞。
4 注意事項
(1)配電設備應同工作、備用及檢修水泵相適應，并能夠同時開動工作和備用水泵。(2)掘進機掘進時，要進行短探、短掘，在工作面內的潛水泵要移至到側幫附近，并保護好電纜，防止設備損壞。(3)配備兩臺同型號的潛水泵和固定水泵，以便損壞時及時更換。(4)排水時，及時清理潛水泵以及過濾網，防止污泥及雜物堵塞，影響排水效果或燒壞水泵，影響進度。(5)加大通風，及時排出裝載機和無軌膠輪車排出的尾氣。
