文/高虎

孟村煤礦位于彬長礦區(qū)黃隴侏羅紀(jì)煤田核心部位，設(shè)計年生產(chǎn)能力600萬t，主要開采侏羅系中統(tǒng)延安組4號煤層，煤層平均厚度為16m。礦井采用綜放機(jī)械化采煤方法，煤層上覆的白堊系洛河組巨厚層狀砂巖含水層對礦井安全開采形成了嚴(yán)重威脅。

為做好頂板水防治以實現(xiàn)安全回采，孟村煤礦技術(shù)人員針對礦井巨厚洛河組富含水層特厚起伏煤層綜放工作面俯采期間斷層區(qū)域防治水工作特點，創(chuàng)造性制定了厚煤層綜放工作面“走向‘波浪式’+傾向‘倒V式’+架后留疏水通道”控水工藝。通過實踐應(yīng)用，綜放工作面回采期間防治水效果顯著，證明該類型水文條件下采煤工作面水害是可防可控的，具有極大的推廣應(yīng)用價值。

一、工作面概述

孟村煤礦401101工作面主要充水來源為白堊系下統(tǒng)洛河組砂巖空隙-裂隙含水層，厚度340～380m，距離煤層頂板厚度140～180m，單位涌水量為0.0228～0.2806L/s.m。

工作面防治水難點：一是回采期間受頂板巨厚洛河水嚴(yán)重威脅；二是1500m起工作面揭露斷層，存在斷層導(dǎo)水風(fēng)險；三是工作面向斜構(gòu)造，工作面起伏較大，俯采期間工作面中部距切眼1310～1730m推采范圍內(nèi)回順高于運順，存在大量涌水匯集到工作面運順，然后通過轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)入運輸系統(tǒng)，對生產(chǎn)環(huán)境和安全作業(yè)造成嚴(yán)重影響。

二、工作面導(dǎo)水裂隙帶高度模擬及涌水量預(yù)測

1.導(dǎo)水裂隙帶高度

參照相同礦區(qū)相同煤層相似條件的胡家河煤礦綜放工作面進(jìn)行工程類比，鄰近胡家河礦采面實測采裂比在18.79左右，結(jié)合401101工作面回采煤層厚度10～12m，預(yù)計401101工作面因采動形成的裂隙將達(dá)到187.9～225.5m。

2.DF29斷層區(qū)域超前探放水

為進(jìn)一步探明DF29斷層富水性狀況，于2018年11月25日至12月20日在401101工作面措施巷施工富水性探查孔6個，累計進(jìn)尺930m，單孔涌水量為0.6～3.4m/h，基本查明該斷層的發(fā)育特征及富水性特征；初步分析DF29斷層發(fā)育明顯，預(yù)計落差大于10m，且富水性較差。

3. 工作面涌水量預(yù)測

工作面的充水水源主要為延安組、直羅組、宜君組直接充水層和洛河組間接充水層，工作面回采期間的正常涌水量為650m3/h，最大涌水量為760m3/h。

三、回采期間防治水工藝及管理措施

1.走向“波浪式”層位擋水

“波浪式”開采的具體做法是，通過走向“抬刀—放平—落刀”對工作面“波浪”回采，人為地在工作面老空區(qū)形成一道圍堰，在生產(chǎn)過程中減少老空區(qū)積水從架后流入工作面，使老空區(qū)的積水在老空區(qū)沉淀后由進(jìn)風(fēng)巷水溝流出，流出的清水直接用水泵排入水倉。

2.傾向倒“V”式層位分流

回采過程中沿傾向?qū)⒐ぷ髅娌贾贸傻埂癡”型層位，將最高點處底板稱作“擋水梁”，作為工作面出水的“分水嶺”，擋水梁以上區(qū)域出水由工作面自流至回順排至1#水倉，擋水梁以下區(qū)域出水由工作面自流至運順排至2#水倉。

根據(jù)工作面兩巷高差、出水量調(diào)整擋水梁位置，在25～86#架范圍逐步調(diào)整，隨高差增大，擋水梁向機(jī)尾移動，高差減小，擋水梁向機(jī)頭移動；分流原則為“水走機(jī)尾為主，水走機(jī)頭為輔”的原則，最大限度往機(jī)尾分流，減少機(jī)頭過水量，減輕機(jī)頭控水壓力，減少水上系統(tǒng)，提高煤質(zhì)。

3.機(jī)頭架后留設(shè)通道疏放

對于分流到機(jī)頭方向的水量排放方式就是“繞道”至架后通道、轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾，疏放至運順?biāo)疁吓懦鲋了畟}。在下隅角采用的辦法就是在1#、2#、3#架架后引小木垛，轉(zhuǎn)載機(jī)尾一個圓班一個2.4×2.4m的木垛把水引到工作面下隅角，避免水上系統(tǒng)，下隅角的封堵留設(shè)必要的過水通道。

4.3#聯(lián)巷（措施巷疏水通道）維護(hù)

為了充分利用措施（泄水）巷道排水作用，必須維護(hù)好回風(fēng)巷與措施巷3號聯(lián)巷，保證其在進(jìn)入老空后仍然完好，作為良好的疏水通道。因此在工作通過3號聯(lián)巷前，對3#聯(lián)巷及回風(fēng)巷連接處采用架設(shè)木垛進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。3#聯(lián)巷維護(hù)加固示意圖如圖1所示。

四、 防治水實踐效果

1. 分流控水情況

若不采取有效措施，大量老空涌水匯集采面以及運輸系統(tǒng)，將嚴(yán)重制約正常生產(chǎn)，甚至停產(chǎn)，同時嚴(yán)重影響煤質(zhì)。經(jīng)采用“走向‘波浪式’+傾向‘倒V式’+架后留疏水通道”控水工藝，成功將老空94%涌水分流至措施巷和回風(fēng)巷，僅剩余6%的涌水從運順排出，遠(yuǎn)超預(yù)期水害防治效果。目前工作面機(jī)尾比機(jī)頭高15m，最大涌水量達(dá)780m3，成功向機(jī)尾方向分流730m3/h，機(jī)頭僅分流50m3/h左右，分流效果非常顯著。

2.回采產(chǎn)量及煤質(zhì)情況

本工作面俯采且運順低于回順期間，6～8月份產(chǎn)量均順利完成計劃生產(chǎn)任務(wù)。6～8月份煤炭發(fā)熱量均在5500大卡以上，原煤全水分均在可控指標(biāo)范圍內(nèi)，工作面涌水對煤質(zhì)的影響非常有限。

3.防治水效果總結(jié)

圖1 3#聯(lián)巷維護(hù)加固示意圖

401101工作面現(xiàn)已回采1440m，期間涌水量最大為780m3/h,正常涌水量為600m3/h，水倉、水溝、水泵規(guī)格型號均可滿足工作面排水；工作面涌水控制有效，未出現(xiàn)系統(tǒng)（溜子、皮帶）拉水現(xiàn)象。煤炭發(fā)熱量在5500大卡以上，各項指標(biāo)符合要求。

五、結(jié)論

根據(jù)本研究與實踐，可以得出以下結(jié)論。

1.巨厚洛河組富含水層特厚起伏煤層綜放工作面水害是可防可治的，若組織管理到位，不會影響正常生產(chǎn)任務(wù)的完成。

2.孟村礦井巨厚洛河組富含水層特厚起伏煤層綜放工作面采用“走向‘波浪式’+傾向‘倒V式’+架后留疏水通道”控水工藝效果顯著，有效地解決了彬長礦區(qū)上覆的白堊系洛河組巨厚層狀砂巖含水層水害防治問題。

3.孟村礦井特厚起伏煤層綜放工作面采用“走向‘波浪式’+傾向‘倒V式’”層位調(diào)整工藝控制疏水通道，控水效果明顯，但層位的調(diào)整會人為地增加工作面的底煤厚度，考慮到工作面布局為分層開采，增加的底煤厚度對應(yīng)的儲量相應(yīng)劃歸到下分層的地質(zhì)儲量，上分層層位調(diào)整不會影響工作面整體的回收率。

4.創(chuàng)新了極其復(fù)雜水文條件下起伏煤層俯采綜放工作面防治水工藝，為相似地質(zhì)類型采煤工作面防治水工作積累了經(jīng)驗，具有極大的推廣應(yīng)用價值。