綜采工作面排水系統的優化及實踐應用

徐雷 馬宗靜 靳順奇

摘 要：隨著社會經濟的發展，煤礦開采逐漸深入地下，在開采過程中綜采工作面逐漸出現采空區涌水問題，礦井中排水問題成了限制企業發展的主要問題之一。通過修建導水溝和優化排水系統等方式，可以有效控制工作面出水進入煤礦開采系統的問題。因此為保障工作面安全正常運行，生產礦井需要加強對井下排水系統的優化，本文主要根據疏放水數據和開采用水量的變化情況進行分析，通過疏放水鉆孔期間單個涌水量可以設計納入管路的參數，結合實際涌水量和工作面疏放水量的情況，確定工作面最大用水量的多少，再通過數據參數的參考對比，制定相應的排水方案，確保綜采工作面排水系統的安全高效。

關鍵詞：疏放水;綜采工作面;排水優化

0 引言

在開采過程中，隨著開采深入的增加，復雜地質條件下的綜采工作面防治水工作也提出更高的要求。綜采工作面在正常回采期間，煤層頂板會出現水層斷裂和老塘頂垮落的情況，此時水會沿著縫隙流入采空區。當頂板出現大量的裂隙時容易導致老塘的大量涌水，水一旦涌入工作面，嚴重影響回采效果，因此可以通過對綜采工作面頂板及煤壁淋水引流等方式達到排水的效果，減少水流的滯留。通過對復雜地質條件下綜采工作面排水方案的優化分析，將供電系統的設計方案和排水位置及排水管道的設計進行對比選擇，綜合利用井下排水系統，為井下防治水提供參考。

1 工作面地質、采煤方法及排水系統簡介

（1）5302工作面位于礦井西北部，五采區的西部。工作面的上方為泗河，沿南北方向貫穿整個工作面;工作面運輸順槽的上方為泗河西河堤，西河堤東側有南水北調輸水管線。工作面走向長1079/1267m，傾向寬76/161m，面積為188127m2。下組主要含水層為含粘土砂（砂礫）和砂（砂礫）層，砂層總厚度11.7～24.85m，平均厚度19.38m，其中，較穩定的含水層2～3層。根據《兗州煤業股份有限公司鮑店煤礦5302工作面提高開采上限可行性研究報告》中預計的工作面回采過程中正常涌水量為70.51m3/h，最大涌水量為105.77m3/h，涌水方式為采后涌水和頂板淋水。

（2）5302工作面頂板隨采隨垮落，直接頂有一定厚度，采空區不懸頂，冒落的松散巖石基本上充滿采空區。工作面煤質較為松軟具有可放性。本著安全可靠、高產高效、經濟合理的原則，選用傾斜長壁綜采放頂煤一次采全高的采煤方法。

（3）礦井設有兩個主排水泵房和四個分排水泵房，排水系統主要根據清水排水系統，工作面清水排水系統通過收集工作面頂板疏放水依據設計排水系統;污水排水系統通過收集采空區和工作面涌水情況，按照正常涌水量的2倍設計。但目前的排水系統仍然存在一定的不足，清水排水系統在設計過程中不考慮疏放水算空期間的衰減情況，最大設計涌水量小于實際涌水量;污水排水系統在不同的水文地質條件下，設計方案也不相同，最終容易造成工作面排水能力大于實際涌水量，造成一定的資源浪費。

2 采區排水系統優化

排水管理的大小與管路的排水能力有直接關系。大孔管徑路使得排水系統更安全，但帶來一定的資源浪費和資金投入，因此在排水過程中加強對設計管徑的優化，用最小的經濟效益實現最大的利益和高效。綜采工作面中的準水倉根據含水層的水泵排水能力、巷道底板的起伏變化等不同來決定布置的位置。含水層決定了疏放水量的大小，由于采空區面積逐漸增大，大量風化基巖水通過采空區排泄，減少了采空區的涌水量，在確保排水系統正常運行和滿足工作面排水要求的情況下，最大限度的減少成本投入和資金的浪費，確保井下排水作業的經濟高效。

3 綜采工作面的主要引流措施

（1）工作面頂板引流措施。當綜采工作面的頂板淋水時，在支架下方懸掛雨布或風筒布，將頂板的水引流到老塘內（淋水采用編織袋裝煤堵住觀察孔），將風巷水溝引流到機尾部分。當工作面的走向角度較大時，在支架前用編織袋修建漫水堰，并安排專人進行沉淀池清理，及時疏通導水通道。

（2）工作面機頭和機尾端頭導水引流。綜采工作面采空區積水溢滿老塘時，老塘水從機頭流出，容易造成轉載機或皮帶運輸的故障問題，這就要求設計過程中在機頭轉載位置下方修建導水槽，老塘水通過轉載機下方導水槽排出，避免進入轉載機中造成過多的水質，影響煤質。另外當工作面采空區積水溢滿老塘，老塘水從機尾流出，采空區涌水從槽下方流出時可以采用編織袋裝煤堵住，將涌水從支架后方引流到水倉，與此同時，在巷道下方鋪設水槽，用串聯的方式固定水槽，在水槽邊澆筑水泥臺等措施，與此同時我們要注意避免水泵在排水過程中吸入大量粉塵造成設備堵塞和損壞。

（3）工作面回采前徹底清理兩順槽低洼點附近淤泥，且兩順槽低洼點向兩側各20m范圍巷道底板應全斷面固化?；夭蛇^程中安排專人負責工作面排水系統的管理，包括：清挖排水坑、沉淀池、排水溝內的淤泥，清理低洼點煤泥（排水坑及沉淀池深度為1.0m以下的，煤泥不得超過0.2m;深度為1.0m以上的，煤泥不得超過0.5m）等。

（4）在兩順槽距工作面100m內各放置長度4.5m，寬度0.2m，厚度不低于0.07m的木板30塊，4.0m懸浮單體各不少于8棵。隨工作面推進前移，巷道出現潰砂跡象時將木板橫向摞起建擋砂墻。單體垂直頂底板牢固支設于擋砂墻外側。

（5）工作面或其他地點發現煤層變濕、掛汗、空氣變冷、出現霧氣、水叫、頂板來壓片幫、淋水加大、底板鼓起或產生裂隙，出現滲水、底板涌水、煤壁潰水、水色發渾、有臭味等透水預兆時，要求立即停止作業，撤出所有受水威脅地點的人員。在原因未查清、隱患未排除之前，不得進行任何回采活動。

4 結束語

通過對排水系統和參數的選擇與分配，將清水和污水系統設計聯合起來，對綜采工作面的排水系統優化。在原來的管路優化設計后，全年可以節省管路安裝費用。同時對綜采工作面排水系統優化后，可以大大提高巷道的排水能力，在排水過程中充分發揮各個環節的作用，杜絕因排水不及時或排水不暢造成的事故。有效的控制工作面及采空區的排水問題，綜采工作面排水系統優化的應用，是保障工作面正常回采的關鍵，為企業的可持續發展奠定基礎。

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