钱家营矿2875东工作面5煤层顶板水害的综合治理与研究

张亚南

摘 要：煤5顶板砂岩裂隙承压含水层是钱家营井田主要直接充水含水层，局部富水性强，对采掘影响较大，因此加强5煤层顶板含水层水害治理显得尤为重要，本文通对2875东工作面5煤顶板含水层水害的综合防治与研究的论述，为今后矿井深部区域的防治水工作提供了治理经验，最大限度的降低防排水费用，保证矿井安全高效生产。

关键词：含水层；综合治理经验；费用

1 2875东工作面水文地质概况

钱家营井田位于开平向斜东南翼的南段，井田构造以褶曲为主，断裂为辅。矿井共分7个含水层，目前对于第一个主要可采煤层7煤来讲：主要受顶部5煤顶板至A层铝士岩底板砂岩裂隙含水层（Ⅴ）即5煤层顶板上0-50m段含水层水威胁。

八采区位于开滦（集团）有限责任公司钱家营矿业分公司矿井西部区域，采区水文地质条件较复杂，2875东工作面位于井田西翼八采区7煤层，为矿井主力生产工作面，工作面同煤层倾斜上方和下方均未设计工程，上覆及下伏各煤层暂无工程，西部有2873西泄水边眼、2875东回风边眼，除此之外，暂无其它工程。工作面标高-645.4～-763.7m。工作面平均走向长546.6m，倾斜长209.9m， 面积118509.5m2， 工作面煤层厚度在2.3～4.2m之间变化，平均煤厚3.1m，煤层厚度变化不大，煤层中含一层厚度0.05m～0.3m粉砂岩夹矸，平均0.15m，工作面局部煤层伪顶较为发育，厚度0～0.3m，平均0.2m。煤层倾角6°～20°，平均11°，煤层走向在45°左右变化。工作面最低标高-835.4m，所承受的5煤层顶板含水层最大水压为3.50Mpa。

八采区已回采的7煤层几个工作面均出现了较大涌水量，其中2871西、2871东、2872西、2873西工作面最大涌水量分别达到了2.0m3/min、1.75m3/min、2.3m3/min、4.0m3/min。通过比拟法预计2875东工作面正常涌水量在2.73m3/min，工作面涌水量大对回采影响较大。据已回采的几个工作面分析，7煤层工作面在开采过程中具有地温高、工作面涌水量大等特点，为防治水工作带来了较大难度。

2875东运道走向长630余米，高差约24.5米，通过对2875东现场调查发现运道中间有一较大洼点，将会给排水工作带来极大困难（图1-1）。

2 针对工作面本身特点制定合理的治理方案

2.1 超前施工区域疏水降压工程。根据地面5煤顶板含水层观测孔钱水28资料初步判定该区域裂隙发育，水位较高。在八采下部轨道平石门钻窝内施工疏水降压钻孔，疏水降压孔从2012年1月1日终孔至2014年10月30日，八采区深部区域地面煤5顶板含水层水位由-341.73m下降至-478.6m，水位下降136.87m，共计放出动水量约520000m3。对以八采下部疏水降压孔为中心形成了疏降漏斗，疏水降压效果非常明显。2875东工作面位于疏水半径区域内，较好的降低了工作面顶板水压。

2.2 对工作面超前施工音频电透视物探。为了更清楚的了解工作面5煤层顶板含水层富水情况，决定对2875东工作面实施音频电透视勘探， 2875东工作面音频电透视采用120Hz和15Hz；其中120Hz实际测量深度30到60米的范围，共发现3处富水区，分别为1号富水区、2号富水區和3号富水区；15Hz实际测量深度60到90米的范围，共发现2处富水区，分别为4号富水区和5号富水区。基于上述认识，建议本工作面生产期间以5个富水区段为防治水重点区段，如图2-1。

2.3 根据物探结果施工工作面疏水降压工程。为了使施工目的更有针对性，更好地达到疏水降压效果，探清富水区的含富水情况，采取了根据物探结果施工疏水降压工程（如图2-2），2875东工作面煤5顶板含水层疏水降压孔共施工钻孔6个，截至2014年5月21日累计共放出水量28770m3，疏水效果不理想，根据周边资料综合分析，可能是受八采下部轨平2.3石门疏水降压孔长期以来的疏水及疏水半径影响，导致2875东工作面西翼疏水降压效果不明显。

2.4 优化防排水设计，降低防排水费用。根据疏水降压钻孔施工效果可以判断2875东工作面顶板裂隙不是很发育，涌水量基本不可能超过预计最大涌水量，可以根据预计最大涌水量施工防排水工程，极大的降低了防排水费用，减少人力、物力的投入，缩短了工期。

根据预计涌水量，制定防排水设计。在2875E运道最大积水段施工一沉水巷，将工作面出水引入沉水巷，到一定水量漫出至绕巷外面的排水沟，沿2875E运道下帮布设预制400×400mm的预制铁皮水沟一条；在运道下帮布设8寸排水管。在运道外口设计施工一沉淀池，并将水沟和一趟φ159mm的排水管相连，水沟和排水管直接通向-850西大巷。

2.5 综合治理成果。通过对2875东工作面5煤层顶板含水层的综合防治，工作面回采过程中并未出现顶板突水事故，工作面最大涌水量1.3m3/min，涌水均较好的排出，保证了工作面安全高效生产。

3 结论

本文以该矿八采区2875东大水工作面5煤层顶板水害综合治理资料为依据，分析了5煤层顶板水害综合防治的可行性及效果，结果表明通过多种有效防治水措施综合利用，从根本上解决5煤顶板水害防治难题，极大的降低了防排水费用，对今后深部区域煤5顶板水的防治有着一定的参考价值，有利于矿井安全生产。