煤層頂板淋水防治技術(shù)探究

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1、煤層頂板淋水防治技術(shù)探究【摘要】頂板淋水是影響和制約煤礦作業(yè)環(huán)境的主要因素之一。論文針對(duì)長(zhǎng)平礦受3號(hào)煤層頂板淋水威脅且影響作業(yè)環(huán)境的實(shí)際，運(yùn)用相關(guān)理論與方法，對(duì)頂板淋水進(jìn)行充水因素分析，并提出了有針對(duì)性的防治措施。【關(guān)鍵詞】3號(hào)煤層;頂板;淋水;充水因素；防治措施1、概況長(zhǎng)平礦位于山西省高平市西北17km處，晉獲褶斷帶南部西側(cè)，沁水盆地南緣東西一北東向斷裂帶的北東部，主體為北東走向，向北西傾斜的單斜構(gòu)造，傾角5?12°，褶皺與大中型斷裂較簡(jiǎn)單。礦區(qū)面積54.9127km2,設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力300萬(wàn)噸/年

2、，主采3號(hào)煤層，煤層厚4.60?7.09m,平均5.65m,—次采全高，全垮落法管理頂板。2、含隔水層特征生產(chǎn)揭露表明，礦區(qū)內(nèi)3號(hào)煤層賦存標(biāo)高290?697m,埋藏深度264?786m。頂板直接充水含水層為K砂巖含水層,平均厚7.88m（見(jiàn)表1）,下距3號(hào)煤層厚度約3.0m,局部與煤層直接接觸。據(jù)抽水試驗(yàn)結(jié)果，單位涌水量0.0223L/s.m,滲透系數(shù)0.1226m/d,水位標(biāo)高757.45m,為弱富水性含水層。間接充水含水層主要為下石盒子組K8砂巖含水層、山西組砂巖含水層，據(jù)抽水試驗(yàn)結(jié)果，單位涌水

3、量0.0019?0.0051L/s.m,滲透系數(shù)0.032?0.079m/d,水位標(biāo)高689.45?713.24m,為弱富水性含水層。另根據(jù)電法勘探結(jié)果，3號(hào)煤層頂板各含水層的富水異常區(qū)，呈云朵狀分布，說(shuō)明富水的不均衡性，且補(bǔ)給量有限。3、充水因素分析從掘進(jìn)巷道和回采工作面兩方面對(duì)3號(hào)煤層充水因素進(jìn)行分析。掘進(jìn)巷道：直接頂板砂巖含水層，由于巷道掘進(jìn)直接揭露煤層，必然使砂巖孔隙裂隙水下泄，直接對(duì)巷道充水；直接頂板砂質(zhì)泥巖隔水層，厚度一般小于5m,可通過(guò)構(gòu)造裂隙、采動(dòng)裂隙或小斷層導(dǎo)水通道溝通與煤層頂板直

4、接充水含水層砂巖孔隙裂隙水的聯(lián)系，對(duì)巷道充水；頂板間接含水層，下距3號(hào)煤層15m左右，在導(dǎo)水裂隙帶范圍之內(nèi)。因此，礦井回采期間，山西組頂部砂巖和K砂巖水，可通過(guò)導(dǎo)水裂隙,以滴、淋水的形式對(duì)礦井充水。經(jīng)實(shí)測(cè)，涌水量正常3m3/h,最大5m3/h回采工作面：依據(jù)3號(hào)煤層厚度4.60?7.09m,平均5.65m,—次采全高，計(jì)算垮落帶高度為10.2?14.6m,導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度為39.6-50.8m,依據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，煤層頂板K砂巖、山西組頂部砂巖、下石盒子組下部K8含水層，大部分地段在導(dǎo)水裂隙帶影響范圍之

5、內(nèi)。由于煤層頂板直接含水層K砂巖孔隙裂隙水在巷道掘進(jìn)過(guò)程中大部分已排泄，回采工作面主要充水水源為煤層頂板間接含水層山西組頂部與下石盒子組下部K8砂巖孔隙裂隙水。4、防治措施通過(guò)對(duì)3號(hào)煤層頂板含隔水層特征及充水因素分析可知，由于頂板含水層的弱富水性且開(kāi)采面積較大，頂板淋水水量有限，對(duì)礦井安全構(gòu)不成威脅。但由于水量分散，給工作環(huán)境造成較大影響，影響采掘作業(yè)，相應(yīng)制約了生產(chǎn)。為提高生產(chǎn)效率及改善作業(yè)環(huán)境，建議對(duì)煤層頂板淋水采取如下措施：(1)合理布置巷道：新投產(chǎn)的工作面和主要運(yùn)輸巷道,盡可能沿井田煤層淺部

6、走向布置且應(yīng)設(shè)計(jì)有一定坡度(一般3?5。),以使巷道頂板淋水能沿巷道底板水槽(溝)自然流入采區(qū)或井底車(chē)場(chǎng)水倉(cāng)，從而減少巷道底板積水。(2)疏水降壓：由于3#煤層頂板因開(kāi)采引起的裂隙帶砂巖含水層水量有限，可沿工作面上、下巷向頂板砂巖含水層布置疏放鉆孔，進(jìn)行疏放降壓，使采煤區(qū)段形成弱或無(wú)水帶。對(duì)于掘進(jìn)工作面局部巷道頂板淋水大，且造成巷道支護(hù)困難時(shí)，可在巷道兩側(cè)上側(cè)各布置疏水鉆孔，集中排放，也可利用錨桿錨索鉆孔，泄放頂板水。(3)提前探放水：當(dāng)預(yù)測(cè)巷道穿過(guò)集中涌水地區(qū)，巷道掘進(jìn)困難時(shí)，可超前施工探放水鉆孔

7、，提前疏放巷道頂板淋水，以使工作面頂板淋水減小或疏干的效果。(1)巷道頂板搭建塑料瓦：由于頂板砂巖水的不均衡性，部分頂板淋水水壓水量穩(wěn)定且保持常量，但涌水量又不會(huì)對(duì)礦井充水造成太大影響的巷道，經(jīng)疏水降壓效果不明顯時(shí)，對(duì)于這些巷道可采取在巷道頂板搭塑料瓦的措施解決巷道頂板淋水問(wèn)題，既減少了防治頂板水的投入，又極大地改善了作業(yè)環(huán)境。5、結(jié)語(yǔ)(1)對(duì)3號(hào)煤層充水的主要含水層有煤層頂板K砂巖、山西組頂部砂巖、下石盒子組下部K8含水層。(2)掘進(jìn)巷道直接揭露或由構(gòu)造裂隙導(dǎo)通煤層頂板砂巖孔隙裂隙水誘發(fā)對(duì)巷道充水

8、，充水形式以滴、淋水為主；回采工作面主要是由冒落后產(chǎn)生的導(dǎo)水裂隙，使直接與間接頂板砂巖裂隙水下泄，構(gòu)成對(duì)工作面涌水。雖然水量不大，但嚴(yán)重影響煤礦工作環(huán)境。(3)經(jīng)對(duì)3號(hào)煤層頂板含隔水層特征及充水因素分析,提出了合理布置巷道、疏水降壓、提前探放水、巷道頂板搭建塑料瓦四項(xiàng)措施，解決頂板淋水問(wèn)題，改善礦區(qū)工作環(huán)境。參考文獻(xiàn)[1]封云杰.趙莊礦井3號(hào)煤層頂板水防治方法探析?煤礦開(kāi)采,2006.[1]陳兆炎.煤田水文地質(zhì)學(xué)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社,1989.[2]楊成田.專