基于煤礦井下工作面薄煤層現(xiàn)場探放水工藝研究

基于煤礦井下工作面薄煤層現(xiàn)場探放水工藝研究

Summary：在礦井探放水工作中，應(yīng)加強(qiáng)對探放水工作的管理和監(jiān)督，并與實(shí)際情況結(jié)合分析處理。由于探放水突發(fā)狀況多，嚴(yán)重影響煤礦安全生產(chǎn)，因而需深入研究探放水施工方式，確保探放水施工安全合理。Keys：煤礦；井下工作面；薄煤層；探放水工藝當(dāng)前，礦井滲水是煤礦井下最常見的事故之一，易引發(fā)礦井發(fā)生安全事故。因此，為確保煤礦生產(chǎn)安全，必須對礦井進(jìn)行探放水，以降低礦井生產(chǎn)危險(xiǎn)系數(shù)。并從礦井探放水實(shí)際出發(fā)，分析礦井探放水操作，確保礦井探放水工作能正常進(jìn)行。基于此，本文詳細(xì)論述了煤礦井下工作面薄煤層現(xiàn)場探放水工藝。一、煤礦井下工作面薄煤層現(xiàn)場探放水工作原則在礦井生產(chǎn)中，要求相關(guān)人員對礦井情況進(jìn)行分析研究，結(jié)合工作實(shí)踐，總結(jié)探放水的礦井挖掘情況，堅(jiān)持“先探后掘、有疑必探”原則。需探放水井下工作常見情況為：①當(dāng)水淹到煤窖，特別是空窖和老窖時(shí)，礦井事故發(fā)生率高；②通過含水溶洞或密集裂縫帶開采時(shí)，必須進(jìn)行探放水；③當(dāng)采掘接近防水煤柱時(shí)，應(yīng)進(jìn)行探放水，以確保煤柱尺寸精度；④礦井施工期間，前方如有滲水，應(yīng)停止施工，及時(shí)進(jìn)行探水；⑤若采掘作業(yè)經(jīng)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境，應(yīng)進(jìn)行探放水，以防發(fā)生突發(fā)情況；⑥在湖泊、河流等地下水源附近采掘時(shí)，要進(jìn)行探放水，避免出現(xiàn)危險(xiǎn)情況。二、工程礦區(qū)概況及水文地質(zhì)條件1、地質(zhì)情況。礦區(qū)地層發(fā)育了上中下三層，下層發(fā)育不太健全，上層是石灰酸鹽的沉積。石炭系下層由測水組、石磴子組、梓門橋組組成。其中，石磴子組由鈣質(zhì)灰?guī)r組成，底板有石英砂巖，頂部為鈣質(zhì)泥巖，并夾雜泥質(zhì)灰?guī)r。測水組分為上下兩部分，下部有7層含煤，厚約80m，三層是主采煤。梓門橋組下部主要為灰色泥質(zhì)匯聚，中部主要為中厚層灰?guī)r夾雜泥巖，上部為黑色灰?guī)r，厚160m。該礦區(qū)礦井內(nèi)部斷層發(fā)育明顯，以逆斷層為主，其次為正斷層，煤層平均厚度為2.2m。2、水文地質(zhì)條件。受采礦影響的水文和地質(zhì)因素包括老窖水、大氣降雨、地表水等。測水組煤層厚度一般為155mm，主要成分為泥巖、石英砂巖、砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖和煤，砂巖占總厚度的40%，含有弱砂巖裂隙水，這也是礦坑充水主要因素。在一些可采煤層附近，斷層由上下盤組成，為測水組的砂質(zhì)泥巖，泥巖相互接觸。在鉆探過程中，含水層性能較弱，而石磴子組地質(zhì)相對一般，其地表為溝谷地形，具有良好的充水條件。斷層帶中的裂縫有發(fā)育跡象，具有很強(qiáng)的富水性及導(dǎo)水性，并與溪水密切相關(guān)。在煤礦礦井，直接充水因素是測水組中的含砂巖裂隙水，而間接充水則是正斷層煤層水被沖斷，坑道水源主要是老窖積水，其次是石英砂巖裂隙水。此外，煤層露頭處老窖較密集，堆積了大量矸石，主要水源是大氣降雨。在開采煤層時(shí)，還要充分考慮老窖積水情況。三、煤礦井下工作面薄煤層現(xiàn)場探放水問題及解決對策首先，工作面采空區(qū)積水區(qū)未準(zhǔn)確預(yù)計(jì)；其次，預(yù)測在井下掘進(jìn)工作面進(jìn)行探放水工作時(shí)存在水，但工作面只有一臺潛水泵，排水量和水泵功率與要求不符，導(dǎo)致積水過量。而且缺乏大功率水泵和排水設(shè)備，導(dǎo)致積水無法及時(shí)排出；再次，在送道過程中，排水系統(tǒng)建設(shè)未得到足夠重視，排水管道有多處跑水，無法及時(shí)排水，進(jìn)而淹沒了工作面；最后，降下井下水泵電機(jī)絕緣后，缺乏備用設(shè)備，排水中斷，導(dǎo)致排水時(shí)間延遲。因此，在井下工作面開展探放水工作后，要做好充分準(zhǔn)備，對一些已明確采空區(qū)域巷道，需制定探放水計(jì)劃，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行探放水。①根據(jù)防治結(jié)合、預(yù)測預(yù)報(bào)、有掘必探探放水原則，結(jié)合地質(zhì)單位的預(yù)報(bào)及地質(zhì)資料，制定探放水安全技術(shù)管理措施，確定鉆孔參數(shù)時(shí)，必須確保鉆孔位置位于巷道和含水層最低點(diǎn)，且鉆孔距離應(yīng)盡可能小。②應(yīng)落實(shí)探放水施工前所有工作，如配件備用和鉆機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)，以確保排水時(shí)水倉、供電系統(tǒng)、水泵能正常運(yùn)行。挖掘隊(duì)組需準(zhǔn)備打鉆設(shè)備，若在積水區(qū)存在未知構(gòu)造和疏放鉆探，要求機(jī)電隊(duì)提前將控水管、排水管、電纜等設(shè)備送至探放水巷道鉆場附近，然后裝設(shè)水泵、排水管路等排水系統(tǒng)，并試轉(zhuǎn)。在巷道內(nèi)連接排水管路時(shí)，要確保連接管路不漏水、不跑水，避免出現(xiàn)有水排不出去的情況。四、煤礦井下工作面薄煤層的現(xiàn)場探放水施工工藝1、探水施工要求①確定探水線和積水邊界。收集調(diào)查獲得的溶洞和老窖分布資料，分析資料中數(shù)據(jù)，根據(jù)資料分析劃定積水區(qū)域，并確定積水邊界線。深度界線應(yīng)根據(jù)老窖和小窖最深處情況劃定，探水邊界線應(yīng)沿積水線向外推60～150m距離，若是上山應(yīng)為順距斜距。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)水壓和積水前線可靠性確定，并且考慮煤巖石硬度，若巷道掘進(jìn)到探水邊界線，應(yīng)在水平位置取值。在某些特殊情況下，需根據(jù)實(shí)際情況確定最低積水標(biāo)高。同時(shí)，需從探水線向外推50～150m，上山掘進(jìn)是傾斜距離，即警戒線。②排放水施工器械。探鉆孔采用ZDY-340型液壓式坑道鉆機(jī)，鉆桿直徑為42mm，鉆頭直徑一般為65mm。探水鉆機(jī)安裝前，應(yīng)在鉆孔附近安裝加固支架，以檢查工作面壓實(shí)度。同時(shí)，在工作面迎頭處打好堅(jiān)固安全擋板和主柱，挖好排水溝，確保流水暢通。探水前，相關(guān)人員對巷道排水溝進(jìn)行清理，一般安排1～2人清理，并在打鉆點(diǎn)或周圍安裝專用電話，確保通訊及時(shí)性和準(zhǔn)確性。在確定探水位置時(shí)，需通過防探水專業(yè)人員、測量人員、班隊(duì)長等人員對現(xiàn)場進(jìn)行檢查，并確定鉆孔深度、角度、數(shù)量等。③布置探水鉆孔。探水鉆孔一般以扇形布置，布置8個(gè)鉆孔數(shù)，孔深應(yīng)超過30m，孔間平面夾角通常為10～150度，鉆孔超前距離應(yīng)大于15m，若巖石相對松散，不應(yīng)小于20m，掘進(jìn)允許距離為10m，頂距應(yīng)超過10m。鉆孔前，間距應(yīng)控制在30m以內(nèi)，以防遺漏老窖的巷道。此外，為避免地板突水，應(yīng)按探水→掘進(jìn)→再探水→再掘進(jìn)順序施工，這種探水鉆孔方法是目前較好的探水方法之一。④工作面支護(hù)和有害氣體檢查。探水前，必須加強(qiáng)工作面支護(hù)，探水期間，要加強(qiáng)通風(fēng)，并檢查有害氣體濃度。由于探水中易通過老窖釋放氫氣、一氧化碳等有毒氣體，因此需保持通風(fēng)并實(shí)時(shí)檢查有害氣體濃度，若出現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時(shí)采取相關(guān)措施，確保氣體稀釋至安全濃度，然后才能進(jìn)行探放水。⑤嚴(yán)格控制鉆孔過程質(zhì)量。探水時(shí)，若鉆孔水頭壓力增加，或出現(xiàn)地鼓、頂鉆、鉆孔內(nèi)部流水，應(yīng)停止打鉆作業(yè)，但不得拔出鉆桿，鉆桿應(yīng)及時(shí)固定，不得在鉆機(jī)后面工作或站立。然后派人向安全生產(chǎn)負(fù)責(zé)人或調(diào)度室報(bào)告現(xiàn)場情況，并派人監(jiān)督水情，若情況危急，疏散水害威脅區(qū)域內(nèi)所有工作人員，然后采取相關(guān)措施處理。2、配合掘進(jìn)與探水。①上山雙巷掘進(jìn)需采取交叉探水，由于積水區(qū)主要在上方，積水很可能威脅到上山巷道的三面，因此要采用雙上山方式掘進(jìn)，一條超前泄水和探水，另一條疏散工作人員，需在兩條巷道之間每隔30～50m掘一條聯(lián)絡(luò)巷，并設(shè)置擋水墻，防止其中一條出水葉，另一條串至其中。②雙巷掘進(jìn)，而單巷適合超前探水，在傾斜煤層中掘進(jìn)一條平巷時(shí)，主要用于上方巷道的超前探水施工，探水鉆孔設(shè)置為扇形，下方為泄水巷，雙巷間隔30～50m需掘一條聯(lián)絡(luò)巷。3、放水技術(shù)要求。在鉆孔防水前，要根據(jù)水倉容量和礦井排水能力估計(jì)積水量，并控制放水流量。放水時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守以下措施：①檢查固定工作面的具體支護(hù)情況，不僅要留取鉆桿部位，還要保證工作面背頂?shù)拿軐?shí)度；②根據(jù)排水能力控制放水流量；③讓有經(jīng)驗(yàn)的工作人員監(jiān)測水情，測定水壓和水量，并記錄；④應(yīng)密切檢查有害氣體及工作面通風(fēng)情況?？傊?，在煤礦生產(chǎn)中，常發(fā)生水害事故，易導(dǎo)致薄