3.隔水层
隔水层对突水起阻挡作用,其阻水能力是由其厚度、岩性组合及力学强度决定的.厚度越大,越不易出水.其岩性组合及力学强度是控制底板岩层受采动影响的重要因素.当煤层底板岩层软硬相间时,不易形成裂隙;当底板岩层自近(煤层)而远,强度由弱到强时,岩层间易形成采动裂隙。煤层到底板含水层之间的距离由采矿破坏深度、有效隔水层厚度及导高三部分组成(导高是承压水沿煤层底板导水裂隙上升的高度).起阻水作用的主要是有效隔水层厚度.如果矿压对底板破坏深度大,导高又大,则有效隔水层厚度相对减小,工作面底板就容易出水.因而我们只有采取防治水措施,减少矿压对底板的破坏深度,减小导高,才能增加有效隔水层厚度,预防出水。
4.含水层
含水层的富水性及水压对工作面底板突水具有重要作用。含水层的富水性是突水大小的物质基础,它决定着突水后水害的规模及对矿井的威胁程度.富水性与其岩溶裂隙发育程度、迳流条件、构造发育情况及埋藏深度等因素有关。
含水层的水压是工作面底板突水的动力,表现为静水压力及动水压力两种形式.未突水前表现为静水压力,静水压力对隔水层裂隙具有顶劈扩大作用,水压愈高,作用愈显著;出水后承压水头降低,含水层的水位能转化为动能,这是以动水压力为主.其作用主要表现在出水后,裂隙被冲刷扩大,充填物质不断被带走,通道越来越畅通,出水量越来越大。
综上所述,造成工作面底板突水的因素很多,但概括起来主要有矿压、断裂、隔水层、含水层4个方面.针对以上突水因素,因地制宜,采取相应的防治水措施,就能有效地预防出水.
四、 工作面底板突水防治
根据以上分析,结合矿区实际,我们认为搞好底板突水防治主要从以下几个方面入手.
1.采取措施,减少矿压对底板的破坏作用
缩短工作面斜长.工作面斜长对底板的影响,实际上是矿压对底板的破坏深度问题.工作面斜长越大,压力越大,底板采动破坏深度增加,工作面底板越易出水.据有关资料推导,工作面斜长与底板破坏深度可用如下关系式表示
H=0.5L0.7
式中: H--采矿破坏深度,m; L--工作面斜长,m.
根据我煤矿工作面斜长与突水关系,我们认为在不影响产量、回收率等问题的基础上,受徐灰、奥灰水威胁的工作面斜长应不超过500 m.
2. 注浆改造是预防工作面突水的有效措施
该技术通过地面注浆站集中造浆、注浆,井下施工注浆孔向介于煤层和奥灰强含水层之间的薄层灰岩(即徐灰)注浆,是预防突水的综合防治水技术,注浆改造作用及特点表现在以下几个方面:
(1)改变了含水层的富水性.在注浆压力作用下,浆液沿裂隙扩散、沉析、结石,使奥灰岩溶裂隙基本上为粘土水泥浆充填,富水性大大减弱,甚至不含水.
(2)切断奥灰与徐灰的补给通道.注浆过程中,在注浆压力作用下,浆液沿徐灰与奥灰的联系通道向下扩散、沉析、缩小或堵塞通道断面,减少或切断了奥灰对徐灰的补给通道.
(3)加固了底板隔水层,提高其强度.
(4)注浆改造可消除导高,增加有效隔水层厚度.通过注浆改造,浆液能有效地充填含水层至隔水层的导水裂隙,消除导高,使原来含水、导水的裂隙带变成纯隔水层,增加了有效隔水层厚度,对预防出水极为有利.
3.预防断裂出水
根据前面分析,断裂是造成工作面底板突水的主要因素之一.“逢突必断”已成为人们的共识.预防断裂出水是矿井防治水工作的主要内容之一.具体内容包括以下几个方面:
(1)全面分析区域构造特征,研究断裂展布规律.根据每个面的巷道揭露情况及钻探资料,查明工作面断裂分布情况,为预防断裂出水提供依据.
(2)按规定留设断层煤柱,特别对于可能导水断层,则需按规定留足防水煤柱.
(3)分析断裂性质及力学特点,属于张性导水断裂,在巷道穿过前,要按规定提前探查并进行注浆加固,达到预期效果.否则不能直接揭露.
(4)对断层交叉点、尖灭端、褶曲轴部等构造发育地段要重点加固防治,预防工作面在回采过程中出水.
(5)巷道穿过断层带时,要加强支护,以防滞后出水.
(6)认真研究滑动构造特点,滑动构造易形成“层状”充水带,对底板威胁面大.要及时分析资料,对滑动构造明显的地段要重点防治.
4.疏水降压
水压是造成工作面出水的重要因素,通过疏水降压可以降低水头压力,减少水压对底板的“顶劈”作用,预防出水.
六、探放水钻孔设计
(一)、探水线、钻孔深度、孔径
为了落实好“预测预报,有掘必探,先探后掘、先治后采”的原则,确保安全掘进,确定工作面迎头为探水线,首先采用高分辨电法仪进行超前探测,探测深度不小于90米,根据每次探测结果分析确定重点防治区域,同时利用钻探进行验证,验证无异常时钻孔孔深60米,钻孔超前距30米,帮距为20米,每打一次钻可向前掘进30米。防治水设备采用高分辨电法仪进行超前探测,推断重点防治水区域。探水采用ZYJ-380/210架柱式回转钻机,钻杆Φ=79㎜,孔径为79mm。
(二)、钻孔数目及布置方案
结合高分辨电法仪超前探测和三下山扩区运输巷掘进情况分析 ,掘进中每组探水钻进3个探眼。呈左1、中1、右1扇形布置,探眼距煤层底板1米处水平钻进,探眼钻孔依次为角度依次为为0-20度。根据电法仪电测结果,特殊情况时进行加密布置探眼。
七、安全措施
1、探水工作必须严格执行 “有掘必探,先探后掘”的原则。技术人员要根据矿图资料进行水情预测预报和充水条件分析。提出合理有效建议,并且报调度室及有关领导审批。
2、掘进工作面在开工前要备好堵水材料,存放在掘进头码放整齐,并且必须配备一台完好的探水钻和一台多级泵,保证排水管路畅通。
3、为了确切掌握探眼的覆盖面积符合要求,探水工作每班由生产技术科派技术员现场技术指导,班长负责落实,安全员、瓦检员负责监督。
4、每次探水前瓦斯员必须先检查瓦斯和通风情况,安全员检查顶板和煤帮,技术员标定探眼位置,确认一切正常后报当班班长。
5、当班班长接到技术员、安全员和瓦检员通知后,再认真检查巷道行人是否畅通、排水设备及系统是否可靠,确认一切正常后电话汇报调度室,经调度室同意后方可开始探水工作。
6、探水人员在探水过程中要严格执行探放水操作规程。
7、探水钻进必须有一名跟班领导监督执行,遇到问题及时处理。
8、每次探水完毕后,当班技术员必须将探水情况及时汇报矿调度室和探水队队长,同时将探水钻孔布置图交探水队备案存档,探眼由验收员验收合格后方能进行掘进。
9、巷道掘进到允许掘进位置时必须停止掘进,进行探水,安全员要及时向调度室和安全科汇报探眼深度和当班掘进进尺,并认真填写探水记录牌板。调度室和安全科要对汇报清况记录备案。
10.探水钻进时发现煤岩松软、片帮、来压或者钻眼中水压、水量突然增大和顶钻等透水征兆时,应当立即停止钻进,严禁拔出钻杆。由跟班领导负责向调度室汇报,调度室召集有关科室及主管领导进行分析并制定方案。
11、安全员、瓦检员要随时检查探眼,随工作面前掘探眼暴露在巷道煤帮时,无异常情况要及时采用水泥、砂浆进行封堵,以防有毒有害气体涌出。
12、所有作业人员包括队长、安全员、瓦检员都必须现场交接班,并将当班存在问题及处理结果记录在交班记录本上。
13、安全员当班队长在交接班时必须把当班掘进长度、剩余掘进长度交接清楚,以保证安全距离不小于30米。
14、在探水点附近要安设电话和报警装置,遇到水情及时向调度室汇报。
15、在探水施工中,遇到含水层、断层、陷落柱和积水区之前,应停止钻进,安好防水闸门后再继续钻进。
16、及时清理好巷道,保证安全撤离路线畅通无阻。
17、根据工作面探水情况,探水钻孔可兼作放水孔。如探至水量较大或有其他水体时要编制放水措施,进行放水作业。
18、施工地点避灾路线:三下山扩区运输巷→西大巷进风巷→副平硐运输大巷→地面
2011年3月