第43届三等奖论文---工作面上部多个老空区积水疏放技术探讨

工作面上部多个老空区积水疏放技术探讨

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晓南矿? 孙? 刚

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摘? 要? 针对晓南矿N1-1503工作面上覆多个老空区,积水量约为73万m3,进行水患分析和预报,计算导水裂隙高度,对比煤层层间距,制订上部老空水疏放技术方案,采用疏放降压的方式防治水害,保障工作面安全回采。

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关键词? 导水裂隙带? 耐压试验? 排水系统? 止水套管

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1 工作面概况

晓南矿N1-1503工作面位于井田西部,南为0.8m可采边界线;北部为北一15层皮带中巷、轨道中巷、回风中巷;东部为N1-1505工作面(未开拓);西部为F35-1、FW25断层与大兴井田相邻,距大兴井田边界176m。工作面运顺长2045m,回顺长2011m,开切眼长200m,面积394391㎡。

工作面总体为单斜构造,煤层倾向273~306?,倾角4~11?,平均为7?,工作面沿煤层走向布置。工作面西部为F35-1(137?∠52?H=7~52m)断层和FW25(153?∠40?H=10m)断层,对工作面布置影响大。

1.1 煤层情况

本工作面所掘煤层为下含煤段15-1煤层。工作面南部煤种为长焰煤、北部为气煤,煤层为光亮型,条带状结构,贝壳状断口,煤质较好。煤层厚度0.74~2.04m,平均厚度1.30m。煤层结构复杂,夹矸一至二层,为泥岩及炭质泥岩,厚度0.05~0.10m。

1.2 煤层顶板

该工作面煤层顶板由伪顶、直接顶和直接顶组成。伪顶由炭质泥岩组成,厚度0.12~0.35m,平均0.20m。直接顶、基本顶由泥质粉砂岩、粗砂岩、细砂岩组成。15-1煤层上部为14煤层老空区,层间距为28~38m,平均为35m。

2 水患分析

??? N1-1503工作面施工过程中将穿过上部南翼采区14煤层5个老空区(表1),老空区积水面积112.25万m2,积水量约为73万m?,积水标高-465m,积水高差115m。南翼采区14层老空区与N1-1503工作面层间距28.6~38m,平均为35m。老空区主要补给水源为上部含水层补给,补给水量约为55m?/h。

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表1??? N1-1503工作面上部14层老空区情况统计表

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老空区名称

开采时间

采高(m)

煤层倾(?)

开采方式

布置方式

预计积水量(m?)

SW1406

2007.7-2008.5

2.83

6

综采

走向布置

242685

SW1407

2012.10-2013.6

3.34

11

综采

走向布置

SW1401

2013.9-2014.11

3.23

8

综采

倾向布置

251946

SW1402

2016.7-2017.8

2.86

5~14

综采

倾向布置

SW1403

2018.10-2020.4

3.10

5~12

综采

倾向布置

238159

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此工作面上部为南翼采区14煤层老空区,根据《建筑物、水体下、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》中导水裂隙带高度计算公式。

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附图? N1-1503工作面疏放水方案示意图

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表2??? N1-1503工作面疏放水情况表

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序号

疏放水地点

预计钻孔出水量

(m?/h)

预计老空区补给水量

(m?/h)

预计疏放老空水量

(万m?)

预计疏放水时间

(月)

1

回顺拉门210m

100

20

32

5.6

2

回顺拉门1170m

100

20

17

2.95

3

回顺拉门1620m

100

55

21.4

6.6

4

回顺拉门1820m

100

55

2.4

0.74

5

开切眼拉门210m

100

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0.05

0.03

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4.安全技术措施

第一次疏放水地点选择在距老空水水平距离30m处(探水线位置),保证足够的防隔水煤柱,第一次疏放水结束后,工程地测大队编制物探设计,采用本安型探水仪进行超前探测,设计中明确探测距离、安全距离和允许掘进距离,并对物探可疑区域进行钻探验证,确保安全后,方可继续掘进。

北一15层联络道内施工100m?水仓,设计部门出具水仓设计。 增加一趟φ159mm排水管路2200m(北一15层水仓至二水平水仓铺设);掘进过程中铺设3趟φ108mm专用排水管路。

北一15层水仓内和疏放水地点放水硐室内安设排水能力不小于150m?/h的排水设施,备用同等排水能力的排水设施。

根据二水平主排水水泵能力控制放水量,保证不影响矿井排水的情况下,最大限度的放水。

矿井主排水设备要按规定进行日常检修,并有足够的备用设备及配件,确保矿井正常排水。

疏放水钻孔施工时,止水套管长度为15m,厚壁10mm。疏放水止水套管需安装两道保护,与顶板连接牢固。疏放水钻孔采用水泥封孔,分两次封堵,保证足够的养生时间,养生结束后进行耐压试验,试验压力不得低于2MPa,试验时间不得低于1h。

疏放水钻孔所需的材料和排水设备选择质量好的厂家购进。

安排专人排水和透孔工作,在排水设备能力范围内,保证钻孔出水量,缩短疏放水时间。

5 结? 语

N1-1503疏放水工程是晓南矿建矿以来疏放水水量最多,疏放时间最长的一次,通过本次疏放水技术要求和安全措施的确定,施工过程中及时总结遇到的问题,提出解决方案,为以后的疏放水工程提供一套系统的流程和技术要求。

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参考文献:

[1]煤矿防治水细则[S].北京:煤炭工业出版社,2018,(6)

[2]建筑物、水体下、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范[S].北京:煤炭工业出版社,2017,(7)

[3]李强.冯国才.铁法矿区覆岩三带发育高度综合评价研究报告[R],2016,(7)

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作者简介:孙? 刚(1978-),男,工程师.2007年毕业于辽宁工程技术大学职业技术学院地质专业,现任晓南矿工程地测大队主任工程师。联系电话:13464179123。

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