深部承壓水體上煤層綜合機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)實(shí)踐

潘西煤礦主采煤層為19層煤，該煤層在開(kāi)采中長(zhǎng)期受底板高承壓水威脅，曾多次發(fā)生工作面底板突水事故，潘西煤礦在4196面奧灰富水性強(qiáng)、水壓大的后四采區(qū)通過(guò)采用ZY2800/14/32型綜采支架和采取多種疏排水措施克服奧灰水突水的嚴(yán)重威脅，實(shí)現(xiàn)了4196面的安全開(kāi)采。
1 工作面概況
4196西面為-740m水平后四采區(qū)第六亞階段，其上部為4195西面采空區(qū)，其下部為未采區(qū)。工作面走向長(zhǎng)度839m，傾斜長(zhǎng)度142m，煤層傾角25'，煤厚2.55m。直接頂為灰色粉砂巖，鈣泥質(zhì)膠結(jié)，層理節(jié)理發(fā)育，性脆易碎易冒落；直接底板為砂質(zhì)粘土巖，灰色到褐色，遇水膨脹，厚3.6m。
上順槽為軌道順槽，下順槽為運(yùn)輸順槽，皆沿19層煤布置，運(yùn)輸順槽下部設(shè)有工作面疏水巷，專為工作面排水用，疏水巷沿19層煤布置，梯形斷面，運(yùn)輸順槽與疏水巷有8條聯(lián)絡(luò)巷連接，作疏水備用，本工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板，綜合機(jī)械化采煤。MG150/375－W型采煤機(jī)落煤、裝煤，SGD630/264W型刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，ZY2800/14/32掩護(hù)式支架支護(hù)頂板。采高2.55m,循環(huán)進(jìn)度為0.6m。
2 工作面水文地質(zhì)情況
2.1工作面突水情況分析
工作面主要的充水含水層為底板的五、六灰和奧灰，距19層煤間距分別為18.7、33、60m，五、六灰為直接充水水源、間接充水水源為奧灰，因采區(qū)位于礦井深部，五、六灰及奧灰賦水性變得十分不均勻，五、六灰主要以構(gòu)造裂隙賦水，奧灰主要以古巖溶裂隙賦水，在破壞較強(qiáng)的構(gòu)造帶附近，存在上下相互連通的垂直裂隙通道，使奧灰各主要含水巖段相互連通，通過(guò)這些裂隙，奧灰水又補(bǔ)給了五、六灰。
目前，后四采區(qū)已回采了8個(gè)工作面，除4194東面外，其它工作面均發(fā)生了突水，突水量在180一900m3/h，突水初期水量一般較大，水位下降明顯，最大水量持續(xù)時(shí)間短，從整個(gè)礦井突水水量及水位變化情況分析，井田內(nèi)奧灰水應(yīng)屬半封閉型的有限補(bǔ)給邊界條件，動(dòng)水補(bǔ)給量小，因此進(jìn)入后四采區(qū)的動(dòng)水補(bǔ)給也不充分，但因?yàn)閰R水面積大，奧灰水靜儲(chǔ)量大，造成最大突水量遠(yuǎn)大于正常涌水量，4196西主巷觀測(cè)孔奧灰水壓為5.2MPa，大于臨界突水水壓4.2MPa，因此該面具有突水危險(xiǎn)。根據(jù)物探資料分析，該面存在3個(gè)富水異常區(qū)，易發(fā)生奧灰突水，這對(duì)礦井正常生產(chǎn)影響很大。
2.2涌水量預(yù)計(jì)
4196工作面和4195工作面是鄰近工作面，水文地質(zhì)條件在正常情況下具有相似性，按如下經(jīng)驗(yàn)類比公式計(jì)算：

3 工作面頂?shù)装鍓毫Ψ植寂c突水的關(guān)系（圖I)
通過(guò)圖1可以看出，工作面推進(jìn)過(guò)程中超前壓力集中在煤壁附近，工作面切頂排附近又呈現(xiàn)卸壓區(qū)，底板在超前集中壓力的作用下受到破壞，卸壓區(qū)在水壓的作用下底板鼓起，高壓底板水在水力通道暢通的情況下，發(fā)生工作面突水，這也是工作面突水常常發(fā)生在切頂排附近的原因。
4196面于2004年11月23日工作面突水，突水前1h在突水點(diǎn)上下的支架阻力增阻較快（見(jiàn)圖2），較正常偏大10.5%，說(shuō)明工作面推進(jìn)速度較快時(shí)，突水具有突發(fā)性，表現(xiàn)在支架阻力上，突水征兆不明顯。但支架增阻較快時(shí)，預(yù)示工作面有周期來(lái)壓或其它（如：突水）狀況。工作面突水后，工作面推進(jìn)3刀后，支架壓力降到正常壓力值（30MPa以下）。

4 采取的主要措施及效果
（1）加大探放水力度。根據(jù)物探資料圈定的低阻異常區(qū)，在4196面西主巷施工了5個(gè)鉆機(jī)窩，鉆孔放水量240m3/h，水壓已由初始的6.2MPa下降到5.2MPa。
（2）嚴(yán)格控制工作面采高，嚴(yán)禁割煤時(shí)破壞底板。
（3）加強(qiáng)工作面支護(hù)質(zhì)量管理。確保支架初撐力達(dá)到24MPa，確保底板受力均勻，減小支架壓力對(duì)底板的破壞。
（4）工作面實(shí)行偽傾斜開(kāi)采，工作面下部超前上部10m,使工作面涌水順利進(jìn)人采空區(qū)。
（5）工作面突水后，在工作面敷設(shè)直徑250mm的疏水管，并設(shè)置擋水墻，把水引向放水巷，以減輕水流對(duì)工作面底板的沖刷。
（6）地質(zhì)人員加強(qiáng)4196面主巷鉆孔水的觀測(cè)，出水量如果突然增大及時(shí)匯報(bào)調(diào)度室，并找出原因。
（7）礦壓科人員分三班上崗，巡查工作面支架阻力變化情況，當(dāng)工作面周期來(lái)壓前或支架阻力突然增大時(shí)及時(shí)通知工區(qū)采取防范措施。
（8）派專人隨時(shí)清挖4196面主巷、后四沉淀池、后四石門水溝，防止煤炭沖人水倉(cāng)，減小水倉(cāng)容量。
5 結(jié)束語(yǔ)
該綜采面從2004年10月15日初采到2005年5月7日結(jié)束，共發(fā)生底板突水2次，由于各項(xiàng)措施的及時(shí)到位，沒(méi)有造成工作面停采和搬家，最高月產(chǎn)達(dá)到了11萬(wàn)t，平均單產(chǎn)達(dá)到了8萬(wàn)t以上，實(shí)現(xiàn)了“高產(chǎn)高效”，而且多回收煤炭8萬(wàn)余t，節(jié)約搬家費(fèi)用100萬(wàn)元，合計(jì)經(jīng)濟(jì)效益1200余萬(wàn)元。
作者簡(jiǎn)介：劉城男，工程師，潘西煤礦技術(shù)科工作。