1.招贤煤矿侏罗系特厚煤层综放开采离层水防治技术.pdf

一、矿井概况 招贤煤矿属于永陇矿区，位于陕西省宝鸡市麟游县西北部， 2 井田面积74.8km , 煤炭资源量 3.78 亿吨，主采侏罗系延安组3 煤（平均煤厚 12m ）。矿井采用主斜井、副立井、回风立井综合 开拓方式，综采放顶煤开采方法，全部垮落法管理顶板。矿井核 定生产能力240 万吨/年，共划分为9 个采区，首采区为一采区。 目前一采区已经依次回采了 1307、1304、1305 和 1302 工作面， 正在开采1303 工作面 （图1 ）。 图1 招贤一采区工作面及抽水孔布置图 —1— 矿内地层由老至新依次为：三叠系铜 川组，侏罗系富县组、延安组、直罗组、 安定组，白垩系宜君组、洛河组，新近系、 第四系 （图2 ）。 矿井水文地质类型复杂，直接充水水 源为顶板砂岩裂隙水，富水性弱；间接充 水水源为离层水。 二、水防治策略 在永陇矿区以往多年的生产过程中， 白垩系砂岩含水层易与下伏侏罗系安定 组泥岩产生不协调下沉变形，进而产生离 图2 招贤地层综合柱状图 层积水空间，一旦导水裂隙贯穿安定组隔 水层，则发生离层水害。据统计，2005 年5 月以来全国共发生过 离层突水的矿井多达30 余对，造成工作面、采区被淹，甚至出 现人员伤亡。 招贤煤矿充分认识到离层水的危害性，先后制定了几种疏放 离层水策略。前期，在井下施工上仰泄水孔，但无法穿过安定组 巨厚泥岩；中期，采用以地面泄水孔为主的防治措施，但是泄水 效果不理想，2020 年1304 工作面依然发生三次离层水害，最大 3 瞬时涌水量达到420m /h ，出水伴随顶板切冒压架，携带泥砂淤 堵工作面，对生产造成了严重的影响。 2020 年7 月24 日皖北煤电集团公司邀请武强院士等6 位国 —2— 内知名防治水及矿压防治专家就招贤煤矿离层水害问题进行会 诊，确定了“抽、排、用、裂、支、控” 的复合灾害综合防治技术 方案。 为更好实施综合防治技术方案，矿与中国矿业大学、中煤 科工集团西安研究院等科研院校开展合作，深入研究采区工程 地质与水文地质条件，建立了采动覆岩工程地质模型，总结了 工作面回采期间覆岩移动、变形、破断规律，构建了工作面支 架-直接顶-基本顶和高位突水离层带系统结构力学模型。在此 基础上开展了大量的工程试验。 1.在 1304 工作面第三次 出水回采位置后方 80m ，试 验施工一个泄水加抽水一体 化钻孔（图3 ），抽水后宜君 组长观孔水位下降明显。 2.在前期研究及工程实 践的基础上，在1305 工作面 试用“抽水孔和泄水孔”相间 布置的方式（图4 ）。抽、泄 图3 泄水加抽水一体化钻孔结构 水孔间距均为260m 左右，定 制高杨程大排量的深井潜水泵，在工作面回采过抽水孔 70m 后 进行抽水；结果显示，仅有抽水孔效果明显（图5 ）。与此同时， 在相邻 1307 采空区最低处试验布设抽水孔，结果表明相邻工作 —3— 面上覆离层水的连通性较好，为抽水孔布设优化提供了依据。 图4 1305 工作面抽、泄水孔布置设计图 图5 1305-cp1 抽水效果图 在总结1305 工作面施工的抽水孔等经验的基础上，在1302 工作面回采时直接施工抽水孔实现了安全回采。至此，以“抽”为 主的防治离层水综合技术措施获得成功，从源头上解决了离层水 害的难题。 三、离层水综合防治技术 经过皖北煤电集团公司和科研院校共同努力，确定了“抽、 排、用、裂、支、控” 的复合灾害综合防治技术。 —4— “抽”——地面抽排离层水 在地面施工抽排离层水钻孔，终孔层 位位于安定组上部，安装特制的大功率深