“雙疏水降壓法”防治底板水害技術(shù)研究與應(yīng)用

趙旭

【摘 要】辛安礦的礦井水文地質(zhì)條件類(lèi)型為極復(fù)雜型，曾經(jīng)于2010年和2011年連續(xù)兩年發(fā)生了兩次奧灰突水事故。

【Abstract】 The type of mine hydrogeological conditions of Xin'an coal mine is very complex， In 2010 and 2011， there happened two ordovician limestone water inrush accidents.

【關(guān)鍵詞】水文地質(zhì)；雙疏水降壓法；措施

【Keywords】hydrogeology； double hydrophobic depressurization； measure

【中圖分類(lèi)號(hào)】TD301 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）03-0072-02

1 引言

自2012年復(fù)產(chǎn)后，礦井百?gòu)U待興，但由于礦井深部工作面準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)，嚴(yán)重制約礦井的生產(chǎn)發(fā)展。為保證順利完成生產(chǎn)銜接，礦研究決定回采29區(qū)深部的11296工作面?；夭蛇^(guò)程中，采用“雙疏水降壓法”防治底板水害，實(shí)現(xiàn)了無(wú)水害安全生產(chǎn)。

2 工作面概況

2.1 工作面位置

辛安礦11296工作面西與11293下塊工作面頂層采空區(qū)相鄰，東以F1斷層為界。北至29區(qū)運(yùn)煤下山，原-280北大巷位于工作面內(nèi)部，橫穿工作面。該工作面為29區(qū)邊角煤回收工作面，開(kāi)采煤層為二號(hào)煤，工作面標(biāo)高-262～-306m，走向長(zhǎng)450～500m，傾向長(zhǎng)23～124m，煤層平均厚度2.8m，可采儲(chǔ)量18.6萬(wàn)噸。

2.2 工作面地質(zhì)構(gòu)造情況

11296工作面處在F8與F1斷層間次生背斜——29區(qū)背斜的兩翼，工作面主體位于背斜軸北翼。地層走向NW5°～20°，南端漸變?yōu)镹W走向，煤巖層傾角15°～21°，一般18°。工作面東部毗鄰F1、F1`斷層組（落差分別為100m和140m），斷層產(chǎn)狀控制程度高，資料可靠。工作面外圍次生小斷層較多，但對(duì)回采影響較小，工作面內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，回采中預(yù)計(jì)揭露2條斷層，落差1～3m，對(duì)回采影響較小。

2.3 水文地質(zhì)條件情況

雖然29采區(qū)大部分區(qū)域已經(jīng)回采，但該區(qū)以往的水文地質(zhì)條件探查孔以及探查成果較少，且隨著2011年礦井發(fā)生的奧灰突水淹井事故，該區(qū)各充水水源特征可能發(fā)生變化。故11296工作面在掘進(jìn)前后利用物探和鉆探相結(jié)合的手段對(duì)工作面下伏野青、伏青含水層的水文特征進(jìn)行了詳細(xì)的探查。根據(jù)鉆探可知，該工作面野青灰?guī)r含水層上距2#煤一般為40m，厚約1.5m，施工的21個(gè)鉆孔揭露野青灰?guī)r時(shí)均出水，單孔涌水量為0.015～1.2m3/min，水溫17～18℃，水位-96～-246m。伏青灰?guī)r含水層上距2#煤約80m，厚3.5m，揭露伏青灰?guī)r的14個(gè)鉆孔均出水，單孔涌水量為0.1～1.5m3/min，水溫17.7～18.9℃，水位-94～+98m。且結(jié)合物探成果資料可知，兩含水層整體富水性較弱，但局部相對(duì)富水，且富水區(qū)均集中在F1、F1`斷層附近。（見(jiàn)圖1）

3 工作面存在的水害隱患

通過(guò)水文地質(zhì)條件的探查，發(fā)現(xiàn)工作面存在以下幾個(gè)水害隱患問(wèn)題，待要解決：

工作面下伏野青、伏青灰?guī)r含水層在F1斷層帶附近較為富水，單孔最大涌水量分別達(dá)到1.2m3/min和1.5m3/min；

伏青灰?guī)r含水層局部水位高達(dá)+98m，推測(cè)伏青灰?guī)r含水層與下伏大青甚至奧灰含水層可能存在水力聯(lián)系；

野青、伏青灰?guī)r含水層的最大突水系數(shù)分別為0.06220.0622 MPa/m、0.0598 MPa/m，分別大于或逼近突水臨界值0.06 MPa/m（因煤層底板在斷層破碎帶影響范圍內(nèi)，故突水系數(shù)臨界值取0.06MPa/m）。

4 水害防治方案的選擇及應(yīng)用

針對(duì)工作面存在的水害問(wèn)題，一般采取底板注漿加固改造方法和疏水降壓的方法。

4.1 水害防治的方案可行性分析

加固改造方法的可行性：工作面上下兩巷均已掘進(jìn)完畢，巷道支護(hù)牢靠，可以進(jìn)行井下鉆探工作，且井下已建立了臨時(shí)注漿站，可以完成注漿改造工程的注漿任務(wù)，該方法可行。

疏水降壓法可行性：在工作面掘進(jìn)期間，我們進(jìn)行了多次野青、山伏青的簡(jiǎn)易放水試驗(yàn)。放水試驗(yàn)成果表明：第一，降深漏斗波及范圍廣，在溜子道中部放水，距其300m遠(yuǎn)的觀測(cè)孔水位在較短時(shí)間內(nèi)聯(lián)動(dòng)，說(shuō)明工作面底板下伏野青、山伏青灰?guī)r含水層富水性較弱；第二，水位降深大，在保持30m3/h下，兩含水層水位可分別疏降至-240m和-70m以下。故該方法也適用于本工作面。

4.2 水害防治的方案對(duì)比（表1）

綜上所述為保證礦井生產(chǎn)能順利銜接，在利用工作面掘進(jìn)期間的鉆孔對(duì)工作面局部區(qū)域注漿加固的基礎(chǔ)上，我們采取“雙疏水降壓”的措施防治工作面回采期間的水害問(wèn)題。

5 經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)

雙疏水降壓法在辛安礦11296工作面水害防治中的成功應(yīng)用，我們總結(jié)了一定的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

經(jīng)驗(yàn)：

①雙疏水降壓法在辛安礦11296工作面水害防治中的成功應(yīng)用，表明該方法可以解決水文地質(zhì)條件復(fù)雜區(qū)域的水害防治問(wèn)題；

②相對(duì)于底板注漿加固的手段，該方法可大幅度節(jié)省防治水工作周期，可以確保礦井生產(chǎn)正常銜接；

③對(duì)于工作面甚至于整個(gè)采區(qū)的水害防治工作而言，查明區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件是重中之重，只有查明水文地質(zhì)條件，才會(huì)有更多的防治水方案選擇可能。

教訓(xùn)：

①放水孔受自然影響較大，無(wú)法100%的在指定位置施工成滿足放水要求的鉆孔，變性因素多；

②工作面排水系統(tǒng)復(fù)雜，形成多級(jí)排水，用工用電費(fèi)用較高。

6結(jié)語(yǔ)

對(duì)于礦井水害防治工作，應(yīng)該秉承“如履薄冰、如臨深淵”的謹(jǐn)慎心態(tài)，也要勇于邁步，敢于亮劍，積極探索符合礦井實(shí)際的防治水技術(shù)手段。