深部承压水体上煤层综合机械化开采技术实践.docx

深部承压水体上煤层综合机械化开采技术实践深部承压水体上煤层综合机械化开采技术实践潘西煤矿主采煤层为 19 层煤，该煤层在开采中长期受底板高承压水威胁，曾多次发生工作面底板突水事故，潘西煤矿在 4196 面奥灰富水性强、水压大的后四采区通过采用 ZY2800/14/32 型综采支架和采取多种疏排水措施克服奥灰水突水的严重威胁，实现了 4196 面的安全开采。1 工作面概况4196 西面为-740m 水平后四采区第六亚阶段，其上部为 4195 西面采空区，其下部为未采区。工作面走向长度 839m，倾斜长度 142m，煤层倾角 25，煤厚 2.55m。直接顶为灰色粉砂岩，钙泥质胶结，层理节理发育，性脆易碎易冒落；直接底板为砂质粘土岩，灰色到褐色，遇水膨胀，厚 3.6m。上顺槽为轨道顺槽，下顺槽为运输顺槽，皆沿 19 层煤布置，运输顺槽下部设有工作面疏水巷，专为工作面排水用，疏水巷沿 19 层煤布置，梯形断面，运输顺槽与疏水巷有 8 条联络巷连接，作疏水备用，本工作面采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板，综合机械化采煤。MG150/375W 型采煤机落煤、装煤，SGD630/264W 型刮板输送机运煤，ZY2800/14/32 掩护式支架支护顶板。采高 2.55m,循环进度为0.6m。2 工作面水文地质情况2.1 工作面突水情况分析工作面主要的充水含水层为底板的五、六灰和奥灰，距 19 层煤间距分别为 18.7、33、60m，五、六灰为直接充水水源、间接充水水源为奥灰，因采区位于矿井深部，五、六灰及奥灰赋水性变得十分不均匀，五、六灰主要以构造裂隙赋水，奥灰主要以古岩溶裂隙赋水，在破坏较强的构造带附近，存在上下相互连通的垂直裂隙通道，使奥灰各主要含水岩段相互连通，通过这些裂隙，奥灰水又补给了五、六灰。目前，后四采区已回采了 8 个工作面，除 4194 东面外，其它工作面均发生了突水，突水量在 180 一 900m3/h，突水初期水量一般较大，水位下降明显，最大水量持续时间短，从整个矿井突水水量及水位变化情况分析，井田内奥灰水应属半封闭型的有限补给边界条件，动水补给量小，因此进入后四采区的动水补给也不充分，但因为汇水面积大，奥灰水静储量大，造成最大突水量远大于正常涌水量，4196 西主巷观测孔奥灰水压为 5.2MPa，大于临界突水水压 4.2MPa，因此该面具有突水危险。根据物探资料分析，该面存在 3 个富水异常区，易发生奥灰突水，这对矿井正常生产影响很大。2.2 涌水量预计4196 工作面和 4195 工作面是邻近工作面，水文地质条件在正常情况下具有相似性，按如下经验类比公式计算：3 工作面顶底板压力分布与突水的关系（图 I)通过图 1 可以看出，工作面推进过程中超前压力集中在煤壁附近，工作面切顶排附近又呈现卸压区，底板在超前集中压力的作用下受到破坏，卸压区在水压的作用下底板鼓起，高压底板水在水力通道畅通的情况下，发生工作面突水，这也是工作面突水常常发生在切顶排附近的原因。4196 面于 2004 年 11 月 23 日工作面突水，突水前 1h 在突水点上下的支架阻力增阻较快（见图 2），较正常偏大 10.5%，说明工作面推进速度较快时，突水具有突发性，表现在支架阻力上，突水征兆不明显。但支架增阻较快时，预示工作面有周期来压或其它（如：突水）状况。工作面突水后，工作面推进 3 刀后，支架压力降到正常压力值（30MPa以下）。4 采取的主要措施及效果（1）加大探放水力度。根据物探资料圈定的低阻异常区，在 4196 面西主巷施工了 5 个钻机窝，钻孔放水量 240m3/h，水压已由初始的6.2MPa 下降到 5.2MPa。（2）严格控制工作面采高，严禁割煤时破坏底板。（3）加强工作面支护质量管理。确保支架初撑力达到 24MPa，确保底板受力均匀，减小支架压力对底板的破坏。（4）工作面实行伪倾斜开采，工作面下部超前上部 10m,使工作面涌水顺利进人采空区。（5）工作面突水后，在工作面敷设直径 250mm 的疏水管，并设置挡水墙，把水引向放水巷，以减轻水流对工作面底板的冲刷。（6）地质人员加强 4196 面主巷钻孔水的观测，出水量如果突然增大及时汇报调度室，并找出原因。（7）矿压科人员分三班上岗，巡查工作面支架阻力变化情况，当工作面周期来压前或支架阻力突然增大时及时通知工区采取防范措施。（8）派专人随时清挖 4196 面主巷、后四沉淀池、后四石门水沟，防止煤炭冲人水仓，减小水仓容量。5 结束语该综采面从 2004 年 10 月 15 日初采到 2005 年 5 月 7 日结束，共发生底板突水 2 次，由于各项措施的及时到位，没有造成工作面停采和搬家，最高月产达到了 11 万 t，平均单产达到了 8 万 t 以上，实现了“高产高效”，而且