堅(jiān)硬火成巖頂板工作面疏水降壓開采技術(shù)研究與應(yīng)用

田凱

摘要：本文基于康城煤礦堅(jiān)硬火成巖頂板工作面生產(chǎn)情況，針對(duì)下組煤1906面開采提出堅(jiān)硬火成巖頂板工作面疏水降壓開采技術(shù)，結(jié)合煤（巖）層產(chǎn)狀及構(gòu)造情況、開采條件探討該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用方法，明確主要技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng)新點(diǎn)，并通過實(shí)踐應(yīng)用驗(yàn)證其可行性。

關(guān)鍵詞：堅(jiān)硬火成巖頂板工作面 ?疏水降壓

1 定題依據(jù)

康城煤礦為充分回收煤炭資源，延長(zhǎng)礦井壽命，2011年開始對(duì)下組煤地區(qū)9#煤層進(jìn)行開采，此區(qū)域煤層賦存條件復(fù)雜，受火成巖侵入影響，煤層頂板為堅(jiān)硬火成巖，另外，下組煤地區(qū)1906面生產(chǎn)受底板H1火成巖含水層突水威脅，存在安全隱患。針對(duì)1906面特殊的地質(zhì)條件，為保證1906面安全生產(chǎn)，開展了堅(jiān)硬火成巖頂板工作面疏水降壓開采技術(shù)研究，該面于2013年8月份投產(chǎn)，11月份結(jié)束，課題獲得圓滿成功，并取得了比較明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 研究方法及內(nèi)容

堅(jiān)硬火成巖頂板工作面疏水降壓開采技術(shù)研究是針對(duì)下組煤1906面開采提出的，該面可采儲(chǔ)量為11萬噸。此工作面特點(diǎn)是煤層頂板為火成巖，傾角大、受底板涌水影響。為了滿足工作面安全生產(chǎn)需求，根據(jù)此工作面特點(diǎn)決定采用綜采工藝。此工作面選用的綜采設(shè)備為：支架為ZY6000/14/26，ZF2400/16/24BG型，采煤機(jī)為MG160/

375-W型，輸送機(jī)為SGB630/220型。研究的主要內(nèi)容有：①?gòu)?qiáng)制放頂技術(shù)應(yīng)用;②沿空留巷疏水降壓技術(shù)應(yīng)用;③ZY6000/14/26型與ZF2400/16/24BG型液壓支架配套應(yīng)用技術(shù);④綜采工作面連續(xù)減架技術(shù)應(yīng)用。通過以上主要技術(shù)的實(shí)施，保證了1906工作面的安全開采。

2.1 沿空留巷疏水降壓技術(shù)應(yīng)用 1906面開采煤層為9#煤，直接頂板為火成巖，付巷標(biāo)高低于-79m，受底板H1火成巖突水影響，為保證工作面安全開采，回采前在付巷施工有疏放水鉆孔3組，并對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。由于水倉位于付巷以下位置，工作面回采過水倉位置時(shí)需沿空留巷對(duì)排水系統(tǒng)采取保護(hù)措施。

2.1.1 底板H1火成巖疏放水設(shè)計(jì)。付巷共設(shè)計(jì)疏放水鉆孔3組，1組距切眼80m，布置2個(gè)鉆孔，2組位于水倉進(jìn)水口，與1組鉆孔相距60m，布置3個(gè)鉆孔，3組位于水倉外60m處，布置4個(gè)鉆孔，共布置三組9個(gè)鉆孔對(duì)底板H1火成巖水進(jìn)行可控疏放。初期疏放水量共計(jì)260m3/h，壓力0.13MPa，后期穩(wěn)定在200m3/h，壓力0.08MPa。通過疏放水將該區(qū)水位降至付巷標(biāo)高附近，滿足了工作面安全回采要求。

2.1.2 排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。①涌水量。預(yù)計(jì)回采時(shí)工作面底板H1火成巖含水層正常涌水量30m3/h，最大涌水量為50m3/h;工作面頂板主要是大青灰?guī)r及中青灰?guī)r含水層涌水，正常涌水量5m3/h，最大10m3/h。另外在1906面付巷施工9個(gè)疏放底板H1火成巖水鉆孔，放水量200m3/h。工作面回采綜合涌水量235m3/h-260m3/h。②水倉設(shè)計(jì)。1906回采工作面煤層底板標(biāo)高最低為-100m。因此將1906水倉布置在工作面付巷煤層底板-100m標(biāo)高附近，水倉位于1906付巷西側(cè)，水倉設(shè)有入水通道及泵房，分別于1906付巷相連通，入水通道位于泵房北側(cè)。巷道開口于1906付巷，先沿煤層頂板掘進(jìn)，巷道施工完成后再進(jìn)行臥底1.3m，巷道施工采用錨網(wǎng)支護(hù)，水倉容量120m3。③排水能力設(shè)計(jì)。1906工作面最大涌水量預(yù)計(jì)260m3/h，排水高度20m，排水管路長(zhǎng)度420m。通過設(shè)計(jì)選型，選取BQS110-50-45/N型排沙泵4臺(tái)，2臺(tái)工作，2臺(tái)備用，敷設(shè)3趟6寸排水管路。④疏放水孔管路保護(hù)技術(shù)。工作面回采過程中，疏放水工作持續(xù)進(jìn)行，當(dāng)工作面推采超過疏放水鉆孔位置時(shí)，頂板跨落會(huì)對(duì)疏放水鉆孔造成破壞，管路一旦破壞，涌水將沿巷道底板涌入水倉，涌水將煤直接沖入水倉，水倉短時(shí)間被於滿，直接影響排水系統(tǒng)正常運(yùn)行，甚至造成工作面停產(chǎn)，為消除安全隱患，采取了以下保護(hù)措施：隨著工作面回采，沿付巷切頂線逐步在每組疏放水鉆孔上側(cè)補(bǔ)打齊3個(gè)木架，并專門制作有一定抗壓強(qiáng)度的金屬支架安放在疏放水鉆孔上，對(duì)之后排水管路進(jìn)行挖溝掩埋，這樣降低了冒落矸石直接對(duì)管路的沖擊破壞，起到保護(hù)管理作用。⑤安全技術(shù)措施。a 1906排水系統(tǒng)供電必須采用兩路專用線路，正常使用水泵與備用水泵分接不同電源，當(dāng)一路供電發(fā)生故障時(shí)必須保證另一路供電能正常供電排水。b工作面正常涌水須通過水溝導(dǎo)入1906水倉入水通道沉淀池，經(jīng)沉淀后流入水倉;疏放水鉆孔放水必須通過管道（管道有截止閥）引入水倉。c綜采區(qū)每班必須設(shè)專人負(fù)責(zé)開泵排水，現(xiàn)場(chǎng)交接班，并及時(shí)對(duì)沉淀池淤泥進(jìn)行清理，防止淤泥進(jìn)入水倉。在排水期間發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)通知跟班區(qū)長(zhǎng)安排處理。同時(shí)，綜采區(qū)要加強(qiáng)對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，確保正常運(yùn)行，并制定具體的管理制度及應(yīng)急措施。

2.1.3 沿空留巷技術(shù)應(yīng)用。工作面切眼距離水倉140m，當(dāng)工作面回采至135m時(shí)需采用沿空留巷方式對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，這樣才能保證排水、生產(chǎn)互不影響。①工作面煤層頂板為火成巖，完整性較好，原巷道采用錨網(wǎng)支護(hù)，因此，留巷方式為：巷道上幫（煤壁側(cè)）下設(shè)1排密集木點(diǎn)柱，靠近木點(diǎn)柱再補(bǔ)打2排順峒梁（單體液壓支柱配1m鉸接梁，一梁一柱），下幫補(bǔ)打1排順峒梁。②隨著工作面推進(jìn)，留巷段須采取通風(fēng)措施，加強(qiáng)瓦斯檢查及后路巷道維修，確保安全生產(chǎn)。③留巷長(zhǎng)度60m后，工作面為上山推進(jìn)，不再進(jìn)行沿空留巷，將水倉排水設(shè)備一次性外移至工作面付巷口，以后隨著工作面回采逐步外移。外移排水設(shè)備前，付巷口須先安設(shè)有足夠排水能力的設(shè)備控制水位。

2.2 ZY6000/14/26型與ZF2400/16/24BG型液壓支架配套應(yīng)用技術(shù) ①工作面運(yùn)巷以下1～4號(hào)安裝4架ZF2400-16/24BG型液壓支架，5～72號(hào)支架為ZY6000/

14/26型液壓支架?？拷ぷ髅鏅C(jī)頭處2架ZF2400-

16/24BG型液壓支架通過輸送機(jī)底抬梁正常連接輸送機(jī)，下側(cè)2架ZF2400-16/24BG型支架推移桿通過安裝0.5m0.5m長(zhǎng)的加長(zhǎng)桿連接輸送機(jī)。②66～68號(hào)使用排頭支架，其頂梁小于其余ZY6000/14/26型液壓支架0.5m，生產(chǎn)時(shí)其滯后下部液壓支架0.5m，上部4架ZF2400-16/24

BG型液壓支架后立柱將與排頭架立柱對(duì)齊，這兩種支架人行道成直線，行人暢通。③工作面生產(chǎn)時(shí)ZY6000/14/26型支架保持小板距，ZF2400-16/24BG型支架保持大板距，前伸縮梁伸出0.5m，使前梁頂端與下部支架前梁頂端成直線，可以有效支護(hù)頂板。④工作面在上端頭割煤后，ZF2400-16/24BG型支架及時(shí)伸出剩余伸縮梁支護(hù)頂板，并及時(shí)推移輸送機(jī)及移架。⑤上部ZF2400-16/24BG型支架移架時(shí)，降架不超過下部ZY6000/14/26型液壓支架側(cè)護(hù)板的2/3。⑥工作面采高不超過2.4m，確保支架支護(hù)接頂嚴(yán)密，嚴(yán)禁超高。

2.3 綜采工作面連續(xù)減架技術(shù)應(yīng)用 ①制定減架安全技術(shù)措施，加強(qiáng)對(duì)付巷口頂板支護(hù)，創(chuàng)造有利于減架的安全空間。減架安排在檢修班進(jìn)行，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。②ZY6000/14/26型液壓支架重19.886噸，運(yùn)輸路線巷道最大坡度為+20度，制定專項(xiàng)安全技術(shù)措施，強(qiáng)化安全設(shè)施應(yīng)用，確保了安全運(yùn)輸。③安排管理人員現(xiàn)場(chǎng)跟班，解決回收支架期間出現(xiàn)的問題，保證了回采工作面連續(xù)生產(chǎn)。

3 主要技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng)新點(diǎn)

①采用強(qiáng)制技術(shù)破壞堅(jiān)硬火成巖頂板的完整性，減少了鉆孔施工工作量，縮短了頂板跨落步距，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。②利用付巷兼做疏水巷對(duì)底板H1火成巖水疏放技術(shù)應(yīng)用，節(jié)省了專用疏水巷施工工程量，做到了疏放水與回采同步進(jìn)行，消除了水害威脅。③工作面連續(xù)減架技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工作面生產(chǎn)與減架互不影響，保證了工作面連續(xù)生產(chǎn)，充分回收了煤炭資源。

4 實(shí)踐應(yīng)用情況

堅(jiān)硬火成巖頂板工作面疏水降壓開采技術(shù)在下組煤1906面應(yīng)用后效果非常明顯，解決了影響1906工作面開采的諸多技術(shù)難題，保證了工作面開采的連續(xù)性，對(duì)完成礦井產(chǎn)量起到了積極推動(dòng)作用。1906面8月份安裝，11月份結(jié)束，在開采過程中，通過加強(qiáng)管理、采用先進(jìn)的技術(shù)手段，滿足了工作面開采需求，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)，創(chuàng)造了可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，在條件類似的礦井具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

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