复杂水文地质条件下防治水研究与应用

摘 要：2286为北二采区首采工作面，由于该区域为新开发区域，煤5顶板含水层水尚未揭露，该含水层为强含水层，水量丰富。针对该工作面实际，研究出增设泄水眼、振动筛煤水分离、设立沉淀池和排水站以及减少运道和泄水巷水煤流量等一系列技术措施。通过在回采期间的应用，不仅有效避免了水害带来的威胁，而且有力保证了工作面的高产高效开采。

关键词：防治水；泄水眼；振动筛；

中图分类号：TD163 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0106-01

东欢坨矿隶属于开滦（集团）有限责任公司，是车轴山煤田开发建设的第一对矿井，于1997年8月正式建矿，目前矿井生产能力为300万t/a。2286位于北二采区，该含水层为强含水层，在本区域存在高水位异常区，对该区域特别是2286首采工作面开采构成较大的水害隐患。

1 水文地质情况分析

东欢坨矿为水文地质条件复杂的大水矿井，2286为北二采区首采工作面，由于该区域为新开发区域，煤5顶板含水层水尚未揭露，该含水层为强含水层，水量丰富，而由于受F2′断层的阻滞，在本区域存在高水位异常区，最大水位标高为-90 m，相对该工作面最大水压为3.1 MPa。本区域煤8至煤5平均间距为48.4 m，经计算导水裂隙带高度为60 m，导水裂隙带大于此间距，因此，工作面回采垮落后，导水裂隙将导通煤5顶板含水层，使含水层水顺裂隙进入工作面。

针对以上所述特殊的水文地质条件及对工作面开采可能带来的水害隐患，通过采取综采工作面的水文地质条件分析，直流电法物理勘探、打钻探放、疏水降压、设计施工泄水工程以及回采中有针对性的措施等综合防治水技术措施，保证大水工作面的安全回采。

2 防治措施

2.1 增设泄水眼

为解决最洼点易形成粥状水煤体，导致水煤量增大无法控制的局面，采取在运道做泄水眼。为便于工作面过眼，泄水眼采用锚网支护，并清卧至底板，使泄水眼底板高度总低于工作面洼点，并在泄水眼斜巷做好水沟，泄水眼每隔20～30 m做一挡水闸墙，便于缓冲水流及沉淀。

2.2 振动筛煤水分离

由于水煤颗粒大小不一，并有一定粘性，可以将洗煤厂振动筛工作原理利用在水煤治理上，由于振动筛振动特性，解决了细小粘性煤粉堵筛眼问题，并能自动将过滤后煤矸筛至筛下，然后运出，解决了人力操作，并能连续分离。由于水煤量大，一台振动筛较难一次性将水煤体都过滤彻底，采用在四川上口处按筛眼0.75 mm振动筛第一次粗过滤，然后将过滤水煤倒至四川下口处，筛眼为0.35 mm细振动筛处进行细过滤。通过两级过滤，将流出的水煤体中煤体颗粒在0.35 mm以上的煤过滤出经刮板输送机拉至运道胶带输送机运出。两级振动筛过滤，是治理水煤最关键一步，它将绝大多数水煤分离，使剩下的水煤沉淀使用人工清挖成为可能。通过振动筛将水煤体进行粗过滤，并粗过滤煤矸通过振动筛经振动筛下刮板输送机拉至运道胶带输送机外运。

2.3 设立沉淀池和排水站

根据《2286工作面地质说明书》，该工作面预计回采时最大涌水量Qmax=10.76m3/min，正常涌水量Q=8.07 m3/min。在泄水巷开口处，设立25 m集中沉淀池与排水站，在排水站安设8台37 kW排水泵。在增三川前设立15 m集中排水站。在增三川后施工两个45 m和80 m沉淀池。在四川振动筛后，建立连续三个不小于10 m沉淀池。具体排水路径如下

运道：运道浑水—泄水眼—泄水巷—泄水联络巷—-500水平大巷水沟。

运道钻孔净水—运道排水管路（4吋、6吋）—四中轨道石门—北二采区轨道上山φ273 mm管路—北二采区下部车场—-500水平大巷φ273 mm管路→副井水泵房。

泄水巷：运道大部分涌水、泄水巷涌水—泄水联络巷—-500水平大巷水沟。

风道：风道浑水—风道排水管路（4吋）—三中轨道石门—北二采区轨道上山水沟。

风道钻孔净水—风道排水管路（3趟6吋）—三中轨道石门—北二采区轨道上山φ273 mm管路—北二采区下部车场—-500水平大巷φ273 mm管路→副井水泵房。

2.4 减少运道和泄水巷水煤流量

为减轻运道及泄水巷清挖水煤压力，减少运道及泄水巷水煤流量，就要减少冲击煤壁水量，首先，采取工作面增设一台BQS-100-60-37型潜水泵及三台WQB30-28-7.5型排水泵接6寸可弯曲铠装管至风道排水管，在工作面出水点以下未形成水煤前，将工作面水量分流一部分泵到风道，由风道泵清水至大巷；其次，将MG650/1515-WD采煤机上下滚筒打调，反转，将割下的煤体尽量装入SGZ960/1050刮板运输机，使煤壁处遗留煤体减少，使冲出水煤煤量减少；再次，在工作面下出口老塘下帮下花管，利用水位高差将老塘清水静压分流出老塘一部分清水至大巷，减缓运道及泄水巷水煤流量，利于沉淀清挖及排水。

2.5 大巷水害治理

为尽快治理泄水巷淤堵煤泥，保证泄水巷能正常通风行人，在石门泄水巷开口与-690胶带输送机交叉点处建立集中排水站，包括两套沉淀池与排水池，从入水处向两侧各设一套，可分别泵入水煤，一个沉淀池沉淀满后，倒换至另一个，然后泵干积水进行清挖，在每个排水池安设4台BQS-100-60-37型潜水泵进行排水。大巷及水仓积淤解决后，由于清淤困难并缓慢，不能保证高效生产，限制回采进度。采取在四川以里运道胶带输送机下设30 m沉淀池和8 m排水池，安设4台BQS-100-60-37型潜水泵，接159 mm排水管至石门集中排水站，将水煤从运道沉淀后，再泵出至泄水巷集中排水站，使工作面水煤不再流入泄水巷，减少泄水巷流入水量，使泄水巷水煤逐渐渗水，不再从水中捞煤，然后将泄水巷疏通，保证通风行人，解决安全隐患。

风道电源取自风道660 v干变。运道电源取自运道660 v干变，和四中660 v干变。泄水巷水泵电源取自四中660 v干变。电缆长度以实测为准，风道水泵开关全部安装在巷道上帮，并做高度不小于0.5 m的底座或吊挂，以防水淹。运道及泄水巷水泵和振动筛开关安装在运道，并做高度不小于0.5 m的底座或吊挂，以防水淹。所有电气设备外壳必须接地良好，接地电阻不超过2 Ω，并符合防爆规程要求。电缆吊挂要整齐，符合电缆吊挂检查标准。

3 应用效果

目前，该工作面已回采完毕，自2010年1月至2011年9月原煤产量保持在12万t/月以上，最月产达17.47万t，月进度达162.8 m，共开采煤炭213.07万t，未因水大出现水害事故。只是在回采初期由于工作面处于向斜轴处，造成风、运道高、中间低洼无法自然排水，只能由水泵向外排水，致使工作面推进缓慢，给回采带来一定困难外。工作面的向前推进，脱离了向斜轴部的影响后，工作面正常回采，并且随着5煤层顶含水层的疏放，水压逐渐降低，工作面涌水有进一步减小的趋势。正是由于进行上述的综合防治水工作，才保证了该工作面安全高产高效回采，为同类型工作面的回采积累了一定经验，为该类工作面回采奠定了基础。