錢家營礦2875東工作面5煤層頂板水害的綜合治理與研究

張亞南

摘 要：煤5頂板砂巖裂隙承壓含水層是錢家營井田主要直接充水含水層，局部富水性強，對采掘影響較大，因此加強5煤層頂板含水層水害治理顯得尤為重要，本文通對2875東工作面5煤頂板含水層水害的綜合防治與研究的論述，為今后礦井深部區域的防治水工作提供了治理經驗，最大限度的降低防排水費用，保證礦井安全高效生產。

關鍵詞：含水層；綜合治理經驗；費用

1 2875東工作面水文地質概況

錢家營井田位于開平向斜東南翼的南段，井田構造以褶曲為主，斷裂為輔。礦井共分7個含水層，目前對于第一個主要可采煤層7煤來講：主要受頂部5煤頂板至A層鋁士巖底板砂巖裂隙含水層（Ⅴ）即5煤層頂板上0-50m段含水層水威脅。

八采區位于開灤（集團）有限責任公司錢家營礦業分公司礦井西部區域，采區水文地質條件較復雜，2875東工作面位于井田西翼八采區7煤層，為礦井主力生產工作面，工作面同煤層傾斜上方和下方均未設計工程，上覆及下伏各煤層暫無工程，西部有2873西泄水邊眼、2875東回風邊眼，除此之外，暫無其它工程。工作面標高-645.4～-763.7m。工作面平均走向長546.6m，傾斜長209.9m， 面積118509.5m2， 工作面煤層厚度在2.3～4.2m之間變化，平均煤厚3.1m，煤層厚度變化不大，煤層中含一層厚度0.05m～0.3m粉砂巖夾矸，平均0.15m，工作面局部煤層偽頂較為發育，厚度0～0.3m，平均0.2m。煤層傾角6°～20°，平均11°，煤層走向在45°左右變化。工作面最低標高-835.4m，所承受的5煤層頂板含水層最大水壓為3.50Mpa。

八采區已回采的7煤層幾個工作面均出現了較大涌水量，其中2871西、2871東、2872西、2873西工作面最大涌水量分別達到了2.0m3/min、1.75m3/min、2.3m3/min、4.0m3/min。通過比擬法預計2875東工作面正常涌水量在2.73m3/min，工作面涌水量大對回采影響較大。據已回采的幾個工作面分析，7煤層工作面在開采過程中具有地溫高、工作面涌水量大等特點，為防治水工作帶來了較大難度。

2875東運道走向長630余米，高差約24.5米，通過對2875東現場調查發現運道中間有一較大洼點，將會給排水工作帶來極大困難（圖1-1）。

2 針對工作面本身特點制定合理的治理方案

2.1 超前施工區域疏水降壓工程。根據地面5煤頂板含水層觀測孔錢水28資料初步判定該區域裂隙發育，水位較高。在八采下部軌道平石門鉆窩內施工疏水降壓鉆孔，疏水降壓孔從2012年1月1日終孔至2014年10月30日，八采區深部區域地面煤5頂板含水層水位由-341.73m下降至-478.6m，水位下降136.87m，共計放出動水量約520000m3。對以八采下部疏水降壓孔為中心形成了疏降漏斗，疏水降壓效果非常明顯。2875東工作面位于疏水半徑區域內，較好的降低了工作面頂板水壓。

2.2 對工作面超前施工音頻電透視物探。為了更清楚的了解工作面5煤層頂板含水層富水情況，決定對2875東工作面實施音頻電透視勘探， 2875東工作面音頻電透視采用120Hz和15Hz；其中120Hz實際測量深度30到60米的范圍，共發現3處富水區，分別為1號富水區、2號富水區和3號富水區；15Hz實際測量深度60到90米的范圍，共發現2處富水區，分別為4號富水區和5號富水區。基于上述認識，建議本工作面生產期間以5個富水區段為防治水重點區段，如圖2-1。

2.3 根據物探結果施工工作面疏水降壓工程。為了使施工目的更有針對性，更好地達到疏水降壓效果，探清富水區的含富水情況，采取了根據物探結果施工疏水降壓工程（如圖2-2），2875東工作面煤5頂板含水層疏水降壓孔共施工鉆孔6個，截至2014年5月21日累計共放出水量28770m3，疏水效果不理想，根據周邊資料綜合分析，可能是受八采下部軌平2.3石門疏水降壓孔長期以來的疏水及疏水半徑影響，導致2875東工作面西翼疏水降壓效果不明顯。

2.4 優化防排水設計，降低防排水費用。根據疏水降壓鉆孔施工效果可以判斷2875東工作面頂板裂隙不是很發育，涌水量基本不可能超過預計最大涌水量，可以根據預計最大涌水量施工防排水工程，極大的降低了防排水費用，減少人力、物力的投入，縮短了工期。

根據預計涌水量，制定防排水設計。在2875E運道最大積水段施工一沉水巷，將工作面出水引入沉水巷，到一定水量漫出至繞巷外面的排水溝，沿2875E運道下幫布設預制400×400mm的預制鐵皮水溝一條；在運道下幫布設8寸排水管。在運道外口設計施工一沉淀池，并將水溝和一趟φ159mm的排水管相連，水溝和排水管直接通向-850西大巷。

2.5 綜合治理成果。通過對2875東工作面5煤層頂板含水層的綜合防治，工作面回采過程中并未出現頂板突水事故，工作面最大涌水量1.3m3/min，涌水均較好的排出，保證了工作面安全高效生產。

3 結論

本文以該礦八采區2875東大水工作面5煤層頂板水害綜合治理資料為依據，分析了5煤層頂板水害綜合防治的可行性及效果，結果表明通過多種有效防治水措施綜合利用，從根本上解決5煤頂板水害防治難題，極大的降低了防排水費用，對今后深部區域煤5頂板水的防治有著一定的參考價值，有利于礦井安全生產。