厚煤層綜放開采采空區(qū)防排水技術(shù)研究

厚煤層綜放開采采空區(qū)防排水技術(shù)研究

0煤氣藏地質(zhì)儲(chǔ)量淄博玉峰公司雙溝煤礦是1975年7月建成的一座老煤礦。經(jīng)過30多年的開采，煤炭變得越來越稀缺。為最大限度的延長(zhǎng)礦井壽命,提高煤炭資源的回收利用率,工程技術(shù)人員積極多方面找煤擴(kuò)量,采用鉆孔資料和區(qū)域性巷探相結(jié)合的方法,經(jīng)反復(fù)分析、論證確認(rèn),井田的西北部5、6、8煤層尚存有能利用地質(zhì)儲(chǔ)量274.6萬t,其中經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量110.3萬t。但是,上述各煤層的開采均受5煤層采空區(qū)積水的嚴(yán)重阻礙和威脅,如何治理5煤層采空區(qū)積水成為礦井生存的關(guān)鍵。1采空區(qū)涌水量組成該區(qū)域5、6、8煤層均為石炭系上統(tǒng)太原組,屬華北型含煤沉積。其中:5煤層與6煤層平均間距6m,6煤層與8煤層平均間距42.5m。巖煤層主要由5煤層、細(xì)砂巖、砂質(zhì)頁巖、6煤層、粘土頁巖、砂巖、石灰?guī)r、7煤層、頁巖、8煤層等組成。該采空積水區(qū)域分別由5煤層的503、505和3煤層的305﹙305與505連通﹚3個(gè)下山采空區(qū)組成,靜積水總量26.2萬m3,開采時(shí)正常涌水總量為95m3/h。其中:503采空區(qū)開采面積85萬m2,于1996年回采結(jié)束,開采過程中的正常涌水量為35m3/h,除采空區(qū)上部小部分無積水外其它部分均被積水填滿,積水量為10萬m3;505采空區(qū)開采面積90萬m2,于2001年回采結(jié)束,開采過程中的中的正常涌水量為45m3/h,采空區(qū)全部充滿積水,積水量為12.6萬m3,305采空區(qū)開采面積38萬m2,于1999年回采結(jié)束,開采過程中的正常涌水量為15m3/h,除采空區(qū)上半部分無積水外,其它部分均被積水填滿,積水量為3.6萬m3。2工作面隔水層安全程度驗(yàn)算課題組成員充分利用現(xiàn)有地質(zhì)資料,并加以反復(fù)計(jì)算、論證、分析,確定利用該區(qū)域5煤層至6煤層底板、7煤層至8煤層頂板的各巖層隔水效果良好這一有利條件。從不受水威脅區(qū)域,施工下山至8煤層,并沿8煤層帶壓掘進(jìn),然后,利用鉆孔對(duì)其采空區(qū)積水實(shí)施疏放。該區(qū)域掘進(jìn)工作面頂板隔水層安全程度驗(yàn)算:H掘=10h+K=10×2.1+6=27(m)H實(shí)=M-Hd=48.5-10.5=38(m)H實(shí)>H掘式中:H掘——水體下掘進(jìn)所需防水煤巖柱厚度,m;H實(shí)——水體下掘進(jìn)實(shí)際防水煤巖柱厚度,m;h——掘進(jìn)巷道高度,取2.1m;K——巷道寬度系數(shù),取6;M——煤層頂板與積水地板之間的巖層(隔水層)厚度,m;Hd——5煤層底板破壞深度,取10.5m。根據(jù)上述計(jì)算,該區(qū)域掘進(jìn)工作面頂板實(shí)際隔水層厚度大于所需隔水層厚度。因此,掘進(jìn)工作中,安全是上是可行的。3采空區(qū)排水措施2001年10月開始,礦井在-110m水平西大巷中段,施工803一節(jié)下山采區(qū)至8煤層,并沿8煤層帶壓掘進(jìn),采區(qū)各系統(tǒng)完善后,在水倉處施工放水1#鉆孔,用以疏放503采空區(qū)上部積水,解除803一節(jié)下山采區(qū)8煤層開采的頂水威脅。2003年,繼續(xù)帶壓掘進(jìn),進(jìn)一步完善803二節(jié)下山采區(qū)各系統(tǒng)后,分別在803二節(jié)采區(qū)的南二順槽、采區(qū)水倉口施工放水2#、3#鉆孔,對(duì)其所有剩余積水進(jìn)行了疏放。截至到2006年2月底該區(qū)域積水全部疏放結(jié)束,徹底解除了老空水對(duì)8煤層頂水開采的威脅和對(duì)深部5煤層及壓覆6煤層開采的阻礙。另外,在實(shí)施疏放水過程中,為進(jìn)一步減少排水費(fèi)用,又在803二節(jié)采區(qū)的南二車場(chǎng),施工了泄水1#、2#鉆孔,成功的將8煤層上覆5煤層采空區(qū)積水,通過自壓、自流的方式,轉(zhuǎn)入下水平中央水倉(-250m水平中央水倉),由三級(jí)排水變?yōu)橐患?jí)排水。不但,減輕了現(xiàn)生產(chǎn)水平(-110m水平)的排水壓力,而且,進(jìn)一步簡(jiǎn)化排水環(huán)節(jié),大大降低了排水費(fèi)用(見圖1)。為確保安全,在本次施工過程中的安全措施是:(1)制定水體下帶壓掘進(jìn)專項(xiàng)措施,堅(jiān)持“有疑必探,先探后掘,先放后采”的水文地質(zhì)工作原則。(2)工程技術(shù)人員深入現(xiàn)場(chǎng),將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際與采空區(qū)回采時(shí)的地質(zhì)資料進(jìn)行綜合分析,及時(shí)預(yù)報(bào)巷道前方可能遇到的地質(zhì)構(gòu)造,并制定相應(yīng)的防突水措施,必要時(shí)及時(shí)進(jìn)行探放水。特別遇斷裂構(gòu)造時(shí),采取加強(qiáng)頂板支護(hù)等措施,防止斷裂構(gòu)造面破碎的巖石冒落形成導(dǎo)水通道造成水害事故。在每個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)都配備具有一定排水能力的排水設(shè)備,防止局部構(gòu)造積水或?qū)斐伤Α?3)加強(qiáng)對(duì)放水鉆孔的管理,發(fā)現(xiàn)流水不暢鉆孔,及時(shí)采取疏通措施。4放采空區(qū)指標(biāo)本次治理老空水歷經(jīng)近5年的時(shí)間,帶壓掘進(jìn)巷道1620m,施工放水鉆孔4個(gè)(共計(jì)260m)。疏放采空區(qū)靜積水25.9萬m3,正常涌水量320萬m3;解除8煤層開采受頂水威脅煤炭147.1萬t(現(xiàn)已安全采出38萬t);解放5、6煤層煤炭?jī)?chǔ)量127.5萬t。礦井增加可采地質(zhì)儲(chǔ)量110.3萬t。另外,在方案的實(shí)施過程中,通過優(yōu)化排水路線,減少排水費(fèi)用80萬元(不包含今后效益)。5老空水治理經(jīng)濟(jì)合理的途徑(1)在近距離煤層開采過程中,當(dāng)上部采空區(qū)積水區(qū)域,威脅下煤層的開采時(shí),可根據(jù)兩煤層之間巖層的隔水性能,實(shí)施帶壓掘進(jìn),鉆孔疏放。采用探、掘、放有效結(jié)合,具有降低投入,增加老空水治理經(jīng)濟(jì)合理性的效能。(2)充分利用礦井已有條件,將上水平的下山采區(qū)的積水或自然涌水,