矿井综采面综合防治水分析

能源研究

矿井综采面综合防治水分析冯翔（山西汾河焦煤股份有限公司，山西洪洞041600）

摘要：结合具体工程实际，对矿井综采面的综合防治水技术开展分析。在分析矿井工程实际的基础上，分别从综合

物探、作业面探放水和排水系统布设三方面对综合防治水技术的应用进行全面总结。结果表明，综合防治水技术实现了对水害的有效防治，确保了回采作业的安全性，对矿井生产具有积极意义。关键词：矿井；综采面；瞬变电磁；探放水；排水系统中图分类号：TD745+.2文献标识码：A文章编号：2095-0802-(2019)02-0026-02

AnalysisonComprehensiveWaterPreventionandControlofFullyMechanizedMiningFaceinMines(FenheCokingCoalCo.,Ltd.ofShanxi,Hongtong041600,Shanxi,China)

Abstract:Basedontheactualengineeringpractice,thecomprehensivewaterpreventionandcontroltechnologyoffullymechan-izedminingfaceinmineswasanalyzed.Onthebasisofanalyzingtheactualsituationofmineengineering,thispapercomprehen-sivelysummarizedtheapplicationofcomprehensivewaterpreventionandcontroltechnologyfromthreeaspectsofintegratedgeophysicalexploration,facewaterdetectinganddrainagesystemlayout.Theresultsshowthatthecomprehensivewaterprevent-ionandcontroltechnologyhasachievedeffectivepreventionandcontrolofwaterdamage,ensuringthesafetyofminingoperationsandhaspositivesignificanceformineproduction.

Keywords:mine;fullymechanizedminingface;transientelectromagnetic;waterdetectinganddrainage;drainagesystem

FENGXiang

0引言

综采工艺是现代化矿井高效生产的主要手段之一，确保综采作业的持续性对矿井生产综合效益的获取至关重要。而地下水害作为井下回采作业中十分常见的灾害形式之一，一直以来都是威胁综采面生产安全的主要因素，实现对地下水害的有效防治对于矿井生产而言意义重大[1]。因此，综合运用多种现代化技术手段，探寻行之有效的水害综合防治技术，对矿井的持续发展起着不可替代的重要作用。井实际，依照“有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水理念，先应用瞬变电磁技术在作业面进行超前探测，并配合地面瞬变电磁勘测进行辅助验证，从而确定回采面富水区域；随后采用有针对性的探放技术并完善作业面排水系统布设，有效实现对回采面水害的综合治理，为生产安全提供坚实保障[2]。3

3.1综合物探分析

1工程概述

A矿设计生产能力1.2伊106t/a，属于典型的整合矿井，矿井水文地质类型为中等类型。井下1303回采面位于首采区内，采用走向长壁式后退回采方式，作业面走向长度960m，倾向长度180m，作业面标高1040m耀1072m，两侧巷道起伏明显，巷道底板落差最大可达21m，整体由一向斜控制，呈现东高西低的态势。该作业面主采煤层为9#煤层，煤厚均值5.12m。回采中作业面主要充水水源为大气降水、上覆石灰岩裂隙水、本煤层采空区积水及上部煤层采空区积水（两煤层相隔均值75m）。2综合防治水分析

为确保1303作业面回采作业的安全开展，结合矿井下瞬变电磁探测瞬变电磁法，又称“时域电磁法”，简称“TEM”。该方法是借助不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，并在脉冲磁场间歇期通过线圈或接地电机对场域内形成的二次涡流场进行探测，从而探明区域围岩富水特性，以便为后续有针对性的探放水作业提供指导[3]。3.2地面瞬变电磁探测由于1303回采面上部覆岩中的原采空区积水和本煤层采空区积水为回采面主要充水源，为探明1303回采面周边区域采空区分布特性和视电阻率分布状况，对1303回采面进行地面瞬变电磁探测，探测结果分别如图1和图2所示。由图1和图2分析可知，1303回采面覆岩已回采煤层中富水异常区域包括4处；而1303回采面覆岩未回采煤层中同样存在4处富水异常区域，为作业面直接顶板充水含水层。收稿日期：2018-12-14

作者简介：冯翔，1988年生，男，山西霍州人，2013年毕业于中国矿业大学采矿工程专业，助理工程师。

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4.1作业面探放水分析

顶板采空区积水和覆岩裂隙水疏放在1303回采面两侧巷道内布设探放水孔，提前疏·26·

2019年第2期冯翔：矿井综采面综合防治水分析2019年2月

放覆岩中富水区域静压水，以降低顶板覆岩采空区积水和覆岩裂隙水对1303回采面作业的威胁。钻孔自顺槽巷道开切眼处开始布设，布设间隔为50m，布设时以70毅倾角向巷道顶板施工，钻孔深度为80m（以进入覆岩采空区为准，若无法进入，则继续取芯，每次取芯5m，直至进入为止）。实际作业中，可根据现场放水实际情况在作业面顺槽低洼处适度增设钻孔。整个1303回采面先后共计布设放水钻孔45个，初始累计泄水量达到300m3/h，实际泄水量达到19m3/h，累计疏放覆岩积水2.5×105m3，有效缓解了覆岩积水对回采作业的威胁[4]。图3所示即为覆岩采空区积水探放钻孔布设示意图。1号推测异常区23885m2

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7号677推测m异常区4异3号推测803常区m2

4异4号803常推区测m2

图11303回采面覆岩已回采煤层瞬变电测探测结果示意图

210号992推测异常区4号推测15号438推测m32

异常区m2

6号77m2

异常区826推测m2

异常区图21303回采面覆岩未回采煤层瞬变电测探测结果示意图

2号煤层9号1206+10号+11号煤层切眼50m50m措施巷30m9301205巷和m巷图3覆岩采空区积水探放钻孔布设示意图

4.2本煤层采空区积水探放由于A矿为整合矿井，在1303回采面生产作业过程中，无法排出周边原小煤窑采空区可能存在的积水，对回采作业的安全构成威胁。因此，在回采面顺槽中每间隔50m布设探测钻孔一个，对本煤层周边煤岩体富水异常区域进行探放，钻孔依照“有采必探”的原则共布设35个，钻孔深度依照作业面距离异常富水区的距离确定，确保其进入富水区域为止。图4所示即为回采面探放钻孔布设示意图。5回采面排水系统布设分析

鉴于作业面进风巷道整体高于回风巷，回风巷为水流汇聚区域，因此将排放水作业重点放在回风巷道低洼处。综合考虑可能存在的涌水量突变现象，在整个巷道最低点共布设水泵3台，用作突水时紧急排水。在进风巷道内共布设水窝3个，其中，1#水窝容积8m3，位于距离开切眼70m处，布设22kW水泵2台，一用一备；2#水窝容积8m3，位于距离开切眼240m处，布设22kW和37kW水泵各1台，一用一备；3#水窝容积35m3，位于距离开切眼460m处，布设37kW水泵2台和55kW水泵1台，一用一备一检修。巷道内布设直径13.33cm和20cm的排水管路各一趟，一趟直接连通主水仓，一趟连通采区水仓。回风巷道内共布设水窝4个，其中，1#水窝容积8m3，位于距离开切眼210m处，布设22kW水泵2台，一用一备；2#水窝容积92m3，位于距离开切眼440m处，布设37kW水泵2台、55kW水泵1台，一用一备一检修；3#水窝容积35m3，位于距离开切眼630m处，布设37kW水泵2台和55kW水泵1台，一用一备一检修；4#水窝容积60m3，位于距离开切眼650m处（变坡点），布设37kW水泵2台，55kW水泵1台，一用一备一检修。巷道内布设直径13.33cm和20cm的排水管路各一趟，一趟直接连通主水仓，一趟连通采区水仓。四趟排水管最大排水量可达750m3/h，为预测最大涌水量的2.5倍。40m502m50号m504m50号m506m50号m508m50号m5010m50号m5012m号50m50m50m1205巷停集集采1303集采中中中面回胶辅线措风带运1号3号施大巷大40m50m50m50m505m50号m50m507号m509m50号m5011m50号大m巷巷巷850950mm50m50m1001206m巷图4回采面探放钻孔布设示意图

6结语

A矿通过综合运用现代物探技术，实现了对井下作业面围岩富水异常区域的有效定位，并在此基础上设定有针对性的探放水方案和回采面排水系统布设方案，提升了回采面排水作业的有效性，截至回采面老顶初次垮落，共布设钻孔80多个，排放水累计超过2.5×105m3，极大地降低了周边采空区积水对回采面作业的威胁。应用综合探放水技术后，回采面生产期间涌水量维持在20m3/h～30m3/h，有效确保了回采作业的安全性。参考文献：［1］马强.瞬变电磁法在煤矿防治水探测中的运用［J］.山西化工，

［2］2017李朋朋，37(6).综采：117-118.

工作面水害分析及防治水实践探析［J］.山东工

业技术，2016(23)：81.

［3］刘利勤.近距离煤层开采综采工作面防治水技术研究［J］.山

东煤炭科技，2016(8)：170-172.

［4］马彦康.五沟煤矿1033综采工作面采前防治水安全性评价［D］.

合肥：安徽建筑大学，2016.

（责任编辑：刘晓芳）

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