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        辛安礦112165工作面“無(wú)壓”疏放老空積水技術(shù)的應(yīng)用

        2019-06-01 07:35:00劉國(guó)倉(cāng)
        智富時(shí)代 2019年4期

        劉國(guó)倉(cāng)

        【摘 要】辛安礦以受老空水威脅的112165工作面運(yùn)料巷掘進(jìn)為研究背景,利用無(wú)壓放水技術(shù),研究煤礦老空水害的防治技術(shù),為特定水文地質(zhì)條件下煤礦老空水害防治提供了新的技術(shù)解決方案。該技術(shù)充分利用了在特定水文地質(zhì)條件下無(wú)壓放水的技術(shù)特點(diǎn),創(chuàng)新改進(jìn)了疏放水工序,將疏排水工作對(duì)掘進(jìn)施工的影響降低到最小。同時(shí)該技術(shù)的研究改進(jìn)了鉆探放水工藝,采用多鉆孔放水、統(tǒng)一排水的技術(shù)方案,提高了微壓條件下疏排水工作的可控性,使疏排水效果和效率得到了保證,大大提高了無(wú)壓放水技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用的安全可控性。

        【關(guān)鍵詞】“無(wú)壓”疏放;老空積水

        一、概述

        1.1、工作面概況

        112165工作面位于辛安礦216采區(qū)內(nèi),工作面沿偽傾斜下山近走向掘進(jìn)。工作面設(shè)計(jì)開(kāi)采2#煤,又稱大煤,該煤層屬二迭系下統(tǒng)山西組,煤層賦存穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,普遍可采。工作面煤層厚度為4.2-4.6米,平均厚度4.4米,平均傾角17°,工作面上覆及下伏各煤層均未采掘。工作面北部為216采區(qū)下山煤柱,西部為正在回采的112163工作面及112164里采空區(qū),南部至井田邊界煤柱,東部為F38斷層。設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)1270m、傾向長(zhǎng)169m。工作面同層側(cè)上方為112164里工作面采空區(qū)(2018年10月回采結(jié)束),側(cè)上方為正在回采的112163工作面。按設(shè)計(jì),112165運(yùn)料巷沿112164里采空區(qū)自北向南緩下山掘進(jìn)至切眼,與112164里采空區(qū)間隔F54斷層留設(shè)18m階段煤柱,設(shè)計(jì)112165運(yùn)料巷掘進(jìn)受112164里采空區(qū)積水威脅。

        1.2、老空水情況

        112164里采空區(qū)與112165工作面均位于井田南部216采區(qū),工作面已于2018年10月完成回采結(jié)束。

        112164里空區(qū)積水以靜儲(chǔ)量為主,動(dòng)補(bǔ)水量約0.06m3/min,水源主要來(lái)自采空區(qū)煤層上覆砂巖含水層水自然疏放。受112164運(yùn)煤巷北部最低標(biāo)高控制,采空區(qū)積水水位-630m,采空區(qū)積水量為7325m3。

        1.3、疏放老空水存在的問(wèn)題

        112165工作面運(yùn)料巷設(shè)計(jì)沿112164里工作面運(yùn)煤巷掘進(jìn)。如果在112165運(yùn)料巷掘進(jìn)期間就解決112164里采空區(qū)積水問(wèn)題,將極大的緩解礦井生產(chǎn)壓力,為礦井提供巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

        二、技術(shù)方案

        2.1、疏排水設(shè)計(jì)

        112165運(yùn)料巷掘進(jìn)至距積水邊界50m(警戒線)時(shí),按專項(xiàng)排水設(shè)計(jì)要求完成檢修水平和采區(qū)泵房排水系統(tǒng)、疏通大巷內(nèi)流水路線上的水溝、小巷內(nèi)鋪設(shè)兩趟Φ108mm排水管路等準(zhǔn)備工作。

        112165運(yùn)料巷掘進(jìn)至積水邊界30m(探水線)時(shí),停止掘進(jìn),將排水泵等設(shè)備、材料回運(yùn)到工作面附近,做好安裝準(zhǔn)備等工作。

        112165運(yùn)料巷掘進(jìn)時(shí)在巷道上幫做固定排水水窩,安設(shè)固定排水系統(tǒng)[2]。同時(shí)在前頭下幫挖掘集水溝(寬1m、深1m),并安設(shè)移動(dòng)排水系統(tǒng)[1]。移動(dòng)排水泵安設(shè)在集水溝內(nèi)。移動(dòng)排水系統(tǒng)將水排到固定水窩內(nèi),再由固定排水系統(tǒng)排出巷道。兩個(gè)排水系統(tǒng)安裝完畢后進(jìn)行聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn),并經(jīng)礦調(diào)度室等部門(mén)驗(yàn)收合格。

        排水系統(tǒng)驗(yàn)收合格后,按照打鉆→→疏水→→掘進(jìn)→→打鉆→→疏水→→掘進(jìn)……的工藝循環(huán)施工。每天早班以打鉆孔疏排水為主,中、夜班以掘進(jìn)為主(鉆孔正常放水)。集水溝隨掘進(jìn)半成型,早班人工清整成型,移動(dòng)泵隨鉆孔前移。

        2.2、技術(shù)措施要求

        (1)固定排水系統(tǒng)由兩臺(tái)55kw離心泵,兩臺(tái)75kw潛水泵組成。潛水泵、離心泵各連接一趟Φ108mm排水管,一般情況下兩臺(tái)工作兩臺(tái)備用,總排水能力不低于200m3/h。

        移動(dòng)排水系統(tǒng)由三臺(tái)18.5KW潛水泵加各自配套輔助設(shè)施組成,總排水能力200m3/h,另有一臺(tái)備用18.5KW潛水泵。

        (2)水位驗(yàn)證孔、疏放水鉆孔均在巷道上幫距頂2.5m以下開(kāi)孔,間距不小于0.5m;鉆孔傾角-20°±5°,方向垂直巷道中線,見(jiàn)老空區(qū)后繼續(xù)鉆進(jìn)1m左右,保證出水通暢;鉆孔數(shù)量一般不少于3個(gè)(現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)鉆孔水量和水泵排水能力適當(dāng)調(diào)整);鉆孔采用手持式專用風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)施工,鉆孔直徑Φ50~75mm,鉆孔捅孔有專人負(fù)責(zé)。

        (3)每天早班選定一個(gè)經(jīng)反復(fù)捅孔仍不再向外流水的疏水孔作為專門(mén)水位觀測(cè)孔,或在疏放水鉆孔上方0.5~1.0m處重新施工一個(gè)觀測(cè)孔。以觀測(cè)孔內(nèi)水位為基準(zhǔn),向前頭引水平線,控制中、夜班掘進(jìn)進(jìn)度,當(dāng)迎頭底板距水位線超過(guò)1.0m時(shí),立即停止掘進(jìn)。

        (4)司泵、移泵等排水工作由專人負(fù)責(zé),現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)注意疏水量與排水量匹配,盡力維持最大疏水量。

        三、項(xiàng)目實(shí)施效果

        3.1、實(shí)施情況

        按照上述設(shè)計(jì)及施工要求,水位驗(yàn)證孔驗(yàn)明采空區(qū)實(shí)際積水水位為-630.5m,自正式開(kāi)始疏排水掘進(jìn),共用29天,112165運(yùn)料巷掘進(jìn)過(guò)2164里工作面積水線。在2164里工作面運(yùn)煤巷最低處正下方下幫做永久排水水窩,112164里采空區(qū)動(dòng)補(bǔ)水涌出,水量穩(wěn)定在0.1m3/h,水位標(biāo)高維持在-639.3m不動(dòng),疏排水工作完成。

        3.2、實(shí)施效果

        本次疏排水歷時(shí)29天,共施工33個(gè)鉆孔,排水7825m3,日放水量最高420m3,平均放水量270m3/天,瞬時(shí)最大放水量780m3/h。整個(gè)過(guò)程中,各循環(huán)交替進(jìn)行順利,未發(fā)生任何事故,達(dá)到了預(yù)期效果,實(shí)現(xiàn)了消除水害、安全高效生產(chǎn)的目標(biāo)。

        3.3、效益對(duì)比

        112165工作面運(yùn)料巷疏水前平均日掘6m,200m受老空水威脅巷道掘進(jìn)需34天,實(shí)施“無(wú)壓放水”后實(shí)際掘進(jìn)41天,完工日期僅延后7天,對(duì)工作面銜接基本無(wú)影響。

        實(shí)施112165工作面運(yùn)料巷無(wú)壓疏放老空區(qū)積水項(xiàng)目,使得112165工作面提前完成銜接,解放112165工作面2#煤儲(chǔ)量75.3萬(wàn)噸,占辛安礦全年原煤產(chǎn)量的60%,經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益十分巨大。

        四、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

        通過(guò)2165工作面運(yùn)料巷掘進(jìn)期間無(wú)壓疏放老空區(qū)積水項(xiàng)目的實(shí)施,對(duì)于“無(wú)壓放水”技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的實(shí)踐應(yīng)用,辛安礦積累了大量經(jīng)驗(yàn)?,F(xiàn)簡(jiǎn)述如下:

        (1)預(yù)計(jì)采空區(qū)水位為-630m,驗(yàn)證孔實(shí)際測(cè)得水面標(biāo)高-630.5米。實(shí)際水位略低,有一定誤差。

        (2)實(shí)際疏水量7825m3,與預(yù)計(jì)疏水量7325m3基本吻合,實(shí)際排水量大,原因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)放水量時(shí)與預(yù)計(jì)輸水量有一定誤差大。

        (3)巷道底板控制在采空區(qū)水位下1m范圍內(nèi),迎頭從未發(fā)現(xiàn)下幫煤壁滲水現(xiàn)象,說(shuō)明2165運(yùn)料巷與2164里工作面采空區(qū)之間階段煤柱實(shí)際抗水壓、防滲透能力較強(qiáng)。

        (4)多數(shù)疏水孔都能進(jìn)入老空區(qū)0.5m以上。所有鉆孔都能透空就出水,單孔疏水量一般都能達(dá)到50m3/h以上。隨水位降低單孔疏水量會(huì)明顯衰減,少量鉆孔疏水過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)采空區(qū)碎砟堵孔或孔壁坍塌情況。

        五、結(jié)束語(yǔ)

        辛安礦112165工作面運(yùn)煤巷掘進(jìn)過(guò)程中采用“無(wú)壓放水”技術(shù)可以有效解除水害,實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)。這種應(yīng)用技術(shù)符合《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦防治水細(xì)則》的防治水指導(dǎo)原則,滿足《河北省煤礦防治水管理辦法》的具體要求,為煤礦解決自采自掘工作面采空區(qū)積水問(wèn)題提供了新的解決方案。辛安礦以礦井112165工作面運(yùn)料巷沿空掘進(jìn)超前探放老空水為研究背景,通過(guò)精心設(shè)計(jì)、合理布置安排,實(shí)現(xiàn)了對(duì)112164里工作面老空水的“無(wú)壓”疏放,保證了工作面的安全高效掘進(jìn),為礦井生產(chǎn)創(chuàng)造了巨大的效益。該技術(shù)的研究實(shí)現(xiàn)了疏排水期間水位的控制,增強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境下安全水位監(jiān)測(cè)的可靠性,大大提高了無(wú)壓放水技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用的安全可控性。通過(guò)在辛安礦的研究應(yīng)用證實(shí),可靠、有效,能有效解決煤礦老空水害對(duì)于巷道掘進(jìn)的威脅,實(shí)現(xiàn)巷道安全高效掘進(jìn)。

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