綜放工作面頂板水防治方法探索與研究

李 東 萬 曉 孫 川

（山東新巨龍能源有限責任公司，山東 菏澤 274918）

山東能源新巨龍公司2302N工作面位于-810水平-950延深下山以北，煤層平均厚度8.74m，走向長度1562m，平均傾角8.6°，f=1.59，煤質牌號為1/3焦煤，黑色，褐黑色條痕玻璃光澤塊狀，參差狀斷口、貝殼狀斷口、眼球狀斷口，內生裂隙較發育，夾少量方解石黃鐵礦薄膜，夾矸為炭質泥巖。直接頂為3.13m粉砂巖，基本頂自下而上依次為2m細砂巖、2m粉砂巖和16.90m中砂巖。工作面采用走向長壁后退式綜采放頂煤一次采全厚采煤法，全部垮落法管理頂板。采高4.0m，截深0.8m。

2302N工作面北部開采的直接充水含水層是新近系松散層孔隙含水層、3煤層的頂底板砂巖(“3砂”)和底板的太原組“三灰”；南部開采主要直接充水含水層是3煤層的頂底板砂巖(“3砂”)和底板的太原組“三灰”。

1 2302N工作面出水簡介

2302N工作面在推采900m時工作面開始出水。出水位置為工作面7#架以下，具體出水位置為支架前梁、頂梁及尾梁位置，最初水量為42m3/h，含大量泥沙，隨后出水位置往上延，出水量逐漸變大，最大達63m3/h，推采80m后出水位置延至工作面141#架，水量減少至29m3/h，水中泥沙變少。

2 工作面出水對生產造成的影響

（1）工作面出水造成運輸系統拉水炭

2302N工作面為下拉煤，工作面出水均可自然流入轉載機，順著轉載機拉上皮帶，在皮帶有上坡的位置炭水會沖下很大一部分炭，撒炭極為嚴重；一部分水會進入采區煤倉，帶水開倉時，水炭以很大的沖擊力竄倉，造成極大的安全隱患。

（2）損壞機電設備

工作面流出的水含大量泥沙，覆蓋在機電設備表面，阻礙了設備的散熱；另外，工作面出水堿性很強，有極大的腐蝕性并且溫度將近40℃，機電設備很容易被腐蝕。

3 工作面出水影響因素

3.1 斷層導水作用

斷層附近裂隙發育，斷層裂隙形成天然儲水倉，且容易形成導水通道。在2302N工作面130#架有一落差1.5m正斷層，工作面揭露斷層時頂板水順著斷層進入工作面，成為了工作面頂板淋水最重要的組成部分。

3.2 工作面采動影響

工作面采用綜采放頂煤一次采全厚采煤法，垮落法管理頂板，工作面頂板破碎冒落后，垮落帶與裂隙帶溝通，水流沿裂隙進入工作面。

3.3 煤層頂板基巖厚度

基巖厚度越薄，周期來壓步距越小，周期來壓強度越大，工作面頂板更容易破碎形成導水裂隙，頂板水順裂隙流入工作面。

3.4 工作面頂板富水情況

2302N工作面含水層自上至下依次是第四系、新近系砂礫層、二疊系石盒子組砂巖、山西組3煤層頂、底板砂巖、太原組三灰、十下灰及奧陶系灰巖。工作面頂板富水程度較高，是影響工作面出水的直接因素。

4 工作面出水防治措施

4.1 工作面淋水防治措施

（1）工作面上下端頭支架處淋水使用防雨布承接，將防雨布使用鐵絲懸掛在前梁位置形成“水槽”直接將水引到平巷水溝處，由排水溝外排，鋪設時注意將防雨布搭茬鋪設，搭茬距離不低于20cm。

（2）工作面架間及頂板淋水使用專門加工的隔爆水袋配合PVC管進行引水方案。即：在支架前電纜槽外側敷設PVC管路，將隔爆水袋承接的頂板淋水使用導管引到PVC管中，排至工作面下端頭的鐵箱，使用風泵將鐵箱的水排至平巷水溝，減少工作面淋水沿工作面進入運輸系統。

（3）為防止工作面防塵用水及支架淋水直接流入轉載機，在工作面端頭位置擋一道水堰，使用風泵將水排至平巷水溝內，減少工作面淋水沿工作面進入運輸機。

4.2 工作面溜頭防治水措施

針對工作面淋水涌向后溜頭的情況，主要采取“堵”和“引”相結合的方式進行治理。

（1）“堵”：主要是堵住后部運輸機機頭水，不讓其直接進入轉載機。使用編織袋裝煤擋在前溜頭減速箱與過渡架之間，防止上方來水直接進入轉載機。

（2）“引”：主要是在轉載機與后溜頭搭接處挖一道水溝，使工作面來水沿水溝流入轉載機機尾后部，流入平巷排水溝；在溜頭處過渡架尾梁后部挖設一條水溝，使尾梁處淋水順水溝流到轉載機機尾后部，進入平巷排水溝。

（3）在工作面前后溜頭與轉載機之間挖設排水溝，并在前后溜頭前使用高分子蓋板搭設水道，將后部運輸機涌水由采空區引至平巷水溝，前部運輸機涌水由轉載機上幫引入到轉載機橋段處水溝，形成工作面前部排水系統。

4.3 工作面下平巷防治水措施

（1）工作面平巷專人清挖水溝，保證水溝正常排水，對于清挖的浮煤及泥沙及時運走。

（2）在轉載機頭外部水溝處加設兩道水堰，對工作面來水中含的泥沙浮煤進行過濾，并安設專人對水堰處的泥沙浮煤進行清理，保證外排水的含泥沙浮煤量降至最低，防止大量泥沙進入礦井排水系統，阻礙礦井主排水泵正常工作，保證礦井排水系統安全。

（3）安排專人每隔兩小時對工作面涌水量進行測量，實時掌握工作面涌水量情況。遇到涌水量變化較大時及時匯報調度室，并指導現場人員進行撤離。

4.4 其他防治水措施。

（1）在保證工作面壓力不出現異常的情況下，加快工作面推進速度，盡快將出現淋水的地方甩入老空區，減少工作面水量。

（2）為減少放頂煤作業對工作面的擾動，工作面減少放頂煤力度，出水嚴重處不再進行放頂煤，保證頂板完好，減少老空區基巖裂隙，進而減少透水量，保證工作面水量在可控范圍內。

（3）現場動壓信息員及時上報工作面頂板來壓震頂情況，對于現場出現中度以上震頂時通過電話上報，并由專業人員對震頂情況進行分析，現場采取防護措施。

（4）施工過程中必須保證工作面液壓支架初撐力，杜絕工作面因初撐力不足造成的頂板破碎及片幫的發生，減少工作面基巖擾動，進而減少透水量。

（5）工作面運輸機內炭量要保持適中，保證運輸機能正常運行。

（6）工作面生產時將轉載機調到最大，保證轉載尾后部留出充足的空間使涌水順轉載機機尾后部流到平巷排水溝，減少涌水流入轉載機。

（7）將工作面底板順平形成一定的坡度，便于排水，防止水在工作面之間的淤堵。

5 結語

通過對2302N工作面出水的綜合治理，工作面水量逐步得到控制，并在16d后完全得到控制。本次治水方案完全是通過現場的摸索、實踐和總結，保證了工作面順利推采，取得了良好的經濟效益。