专用排水巷防治水技术在呼图壁县煤矿应用研究

崔 跃

(新疆呼图壁县石梯子西沟煤矿，新疆 呼图壁 831200)

1 矿井采掘现状概述

按原《呼图壁县石梯子西沟煤矿初步设计变更说明书》的采掘布置方案，1E401综采工作面的接替工作面应为布置在井田西翼B3煤层的1W301工作面，但1W301工作面位于已采的B4煤层1W401工作面下方，该已回采的工作面有采空区积水，而且B4于B3煤层的层间距只有5.1m，为近距离煤层，采空区积水对下方工作面的采掘工作影响极大，为了接替工作面的安全布置，我矿经专家论证和请示相关主管部门，在B4煤层开掘一条专用排水巷，以疏放1W401工作面采空区的积水，保障1W301工作面采掘安全。

2 “三掘”的必要性

2.1 防治水的需要

由于1W301工作面处在原已经于2014年8月回采完毕的1W401工作面(B4煤层)下方，两顺槽掘进期间将受到1W401采空区的影响，特别是1W401工作面采空区积水影响1W301工作面运输顺槽掘进安全。因此布置1W301工作面，首先要解决1W401工作面采空区积水影响1W301工作面运输顺槽掘进安全的问题。我们为此聘请自治区煤炭行业专家针对1W301工作面的布置进行了两场专题讨论，一致认为必须在1W401工作面下顺槽以下掘一条泄水巷将采空区的积水进行分段探放，并根据放水水量和放水后物探结果进行分段评估；确保1W301工作面运输顺槽分段掘进的施工安全。(1W301工作面运输巷掘进到220m处前必须确保泄水巷第一个谷底处放水孔已疏干；1W301工作面运输巷220m以后区域的掘进，必须确保+1486m水平泄水巷已经掘进到970m，并在该处进行了探放水疏干作业和探后评估。)

2.2 采掘接替的需要

1E401综采工作面按设计变更留设东沟河河床保安煤柱后工作面走向长总长度为1055m，到今年1月底只剩下750m；布置1W301工作面还要新掘B4煤层—B3煤层联络石门3个(共计180m)，泄水巷、1W301工作面两顺槽共4800m。目前矿井采掘将严重失调，如果我矿不采取同时进行3个掘进工作面的掘进，那么1W301工作面无法正常接替1E401回采工作面。

3 采掘巷道布置依据及防治水方案

3.1 采掘巷道布置依据

在《煤矿安全规程》第三节第48条中对矿井采掘工作面个数做了明确规定，具体内容如下：一个采区内同一煤层的一翼最多只能布置1个回采工作面和2个掘进工作面同时作业；一个采区内同一煤层双翼开采或多煤层开采的，该采区最多只能布置2个回采工作面和4个掘进工作面同时作业。

因此，我矿在1W301工作面区域布置+1486m水平泄水巷(B4煤层)、1W301工作面回风顺槽(B3煤层)、1W301工作面运输顺槽(B3煤层)3个掘进工作面同时施工符合《煤矿安全规程》第三节第48条第三款规定要求。

3.2 “一采三掘”防治水方案

根据采掘接续设计方案，B3煤层西翼1W301采区上部为B4煤层(原1W401采空区)，煤层层间距5.2m，为消除上部采空区静压水对下部1W301掘进施工的水害威胁，B4煤层泄水巷必须先1W301运输、回风顺槽施工，超前掘进距离为600m，于2014年12月16日开掘，至2015年3月20日掘进614m，1号低洼点探放水已完成；1W301采区运输、回风两条顺槽掘进计划2015年3月底开始施工。

泄水巷设计长1450m，泄水巷除正常掘进按照地测科编制的《+1486m泄水巷探放水设计》进行探放水以确保泄水巷掘进安全外，根据原1W401运输顺槽底板曲线剖面图，在泄水巷220m、720m、1004m、1305m四个低洼积水点设置探放水钻场，每个钻场打3—4个放水孔，将1W401采空区低洼积水截流排放，以保证掘进作业安全。

3.3 泄水巷防治水设计方案及安全技术措施

(1)采空区低洼积水计算统计。原1W401回采时期观测记录数据：平均涌水量53m3/h；220m处1号点积水1404m3；(放水量：150m3/h)；720m处2号点积水925m3；1004m处3号点积水1662.6m3；1305m处4号点积水1675m3。

(2)探放水截流计算。1号点积水截流排放时间：(1404m3÷150m3/h)=9.4h；补充水截流排放时间：(53m3/h×9.4h)÷150m3/h=3.3h。

1号点放水时间约13小时可完成1W401空区前220m段巷道截流，保障1W301运输顺槽150m—180m正常掘进；以此计算，后3个低洼积水点放水截流时间分别约为：2号点9h、3号点15h、4号点15h。

(3)水泵选型。水泵为BQS100—180/3—110/N型排沙污水泵三台，放水初期，为保证低洼积水在计算时间内放空并达到截流目的，两台水泵同时工作，一台备用，待低洼空区积水排放完后，后期正常涌水一台水泵工作每3小时抽1小时即可。

(4)水仓容积设计。依据探放水孔放水量150m3/h观测数据，钻场设临时水仓一个，容积140m3，作为转载可满足低洼点积水排放。

4 1486m水平泄水巷布置方式及支护设计

4.1 三掘工作面巷道布置方式

1W301工作面位于2013年8月份已回采结束的1W401工作面的正下方，1W301工作面两顺槽沿B3煤层布置与1W401工作面两顺槽成外错方式，上顺槽外错5m、下顺槽外错2m，1486m水平泄水巷在B4煤层，利用原1W401工作面的材料巷向前延伸而成。3个巷道的掘进工艺均为综掘，巷道断面图如图1。

图1 1486m水平泄水巷支护断面图

4.2 断面支护设计

(1)支护设计具体参数选择。

采用锚杆、金属网支护，托板平行于工作面呈一字形排列，锚杆间排距800mm*800mm，锚杆外露长度10mm-40mm，具体参数表如表1。

①顶部锚杆采用Φ20mm的等强螺纹锚杆，长度为2000mm。两帮采用Φ18.2mm的树脂锚杆，长度为2000mm的锚杆。托板用8mm厚的钢板制成120mm*120mm的托板。锚杆采用MSCK2350快速锚固剂2支。

锚网要求采用12号铁丝编制的菱形网，锚网规格：12000mm*2000mm、网格70mm*70mm；支护时网要沿倾向铺设。两网连接每200mm要用网丝直径相同的扎丝把两网连接成一体，两网搭接100mm，并用锚杆压紧。

②锚索采用Φ15.24mm的钢绞线，长度为5300mm，外露长度200mm-250mm。锚索托板用10mm的钢板制成300mm*300mm或11号以上的工字钢(长：400-500mm)。锚索采用MSK2350快速锚固剂，5.3m长的锚索每眼装5支。锚索梁采用11#矿用工字钢加工。

(2)临时支护的形式。

采用掘进机机载临时支护装置进行临时支护，最大支护面积长2850mm×宽2480mm、最小支护面积长1800mm×宽1676mm。支护期间机载临时支护架架顶平面与顶板带压贴顶，锚杆、锚索支护人员必须在机载临时支护架下作业。