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摘 要 针对12011工作面出水原因分析，探讨予西煤田中的大采深三软煤层工作面顶板水治理规律，实现工作面安全顺利回采，为类似条件采面实现稳产增产积累探索实用性技术经验。
关键词 三软煤层；伪俯斜工作面；顶板水治理；探析
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）17-0070-01
1 概况
12011工作面为新义煤矿12采区首采面，主采二1煤层煤层厚度0.5 m-12.0 m，平均4.90 m，煤层结构简单，属典型的“三软”煤层。工作面总体上呈一单斜形态，走向北偏东40°-50°，倾角4°-12°，煤层顶板直接充水水源为山西组砂岩裂隙承压含水层，底板直接充水水源为太原组灰岩岩溶承压含水层，间接充水水源为奥陶系灰岩岩溶承压含水层，距煤层底板44.3 m-79.7 m，平均58 m，压力5.0 Mpa-5.7 Mpa。工作面贯通后经瞬变电磁探测轨道顺槽有一富水异常区，经钻探验证富水性弱开始同采。
2010年11月，12011工作面开始试生产，工作面回采15 m时，顶板开始淋水并逐渐增大到20 m3/h，2011年1月6日，工作面回采到35 m处时，大顶初次来压，老顶垮落，顶板含水层水量随着导水裂隙涌出，工作面涌水量逐渐增大，1月23日水量176 m3/h趋于稳定，2月16日工作面周期来压，涌水量渐增，2月26日达到280 m3/h稳定至今。
工作面出水后皮带顺槽底板泥岩遇水变软，支柱钻底严重，棚梁变形严重，巷道低矮，通风困难，老空水向下漫流时，形成水煤泥，造成皮带打滑，底部淤积稀煤多，不能组织正规循环生产，且煤仓放煤时容易发生冒煤现象，且造成煤质水分灰分增高，严重影响生产和安全，同时为了减少前20架顶板淋水造成顶煤放不净，严重影响了资源回收率和产量。
2 出水原因分析
12011工作面回采前，采用瞬变电磁对工作面底板富水性进行了探测，发现1个异常区，施工了3个钻孔进行钻探查证，终孔位置进入奥灰约55 m，钻探结果3个钻孔均有出水，单孔最大出水量45 m3/h，出水层位进入奥灰15 m-20 m，后用物探对异常区进行复查，低阻消失后开始回采。2011年3月，12011工作面涌水量保持稳定在280 m3/h时，在轨道顺槽底板抽排巷布设3个扇形钻孔，以查明已回采范围内的底板奥灰富水性、底板采动裂隙发育及连通情况，根据钻孔揭露，1个钻孔仅在太原组灰岩含水层位出水0.1 m3/h，其他2个钻孔均在进入奥灰含水层位33 m以下出水，最大单孔出水量9.3 m3/h，单孔注浆使用水泥量最大25吨，水质类型为HC03 CaMg型，结果说明：煤层底板岩层无裂隙导水通道，太原组灰岩与奥陶系马家沟组灰岩富水性较弱。根据上述钻探结果结合水位、水质、水温观测资料判断分析，充水原因是工作面老顶垮落，产生导水裂隙带，达到顶板含水层，从老塘和煤墙项部出现淋水和涌水，随着回采面积扩大，涌水量逐渐变大并稳定，充水水源主要是顶板砂岩水，充水途径为导水裂隙带。
3 采用“多措并举，源头治水，分级沉淀、逐段清淤”治理措施
1）留设尾巷埋管压水。在皮带顺槽溜子机尾放项前，将巷道清到底扳，两侧垛煤袋，宽0.6 m-1.O m，高0.6 m-8 m，上部覆盖回收板皮、背木、荆芭，背严后同放下拐头，保证在下隅角里侧形成汇水暗渠，然后将暗渠水埋管引出，最大压水量126 m3/h，稳定压水量80 m3/h。
2）施底板巷泄水钻孔。从12011轨道顺槽底板抽排巷在各钻场及巷帮位置间隔，朝工作面施工底板泄水孔以疏放工作面老空积水，钻孔孔深平均150 m，单孔最大泄水量142 m3/h，稳定泄水量180 m3/h。并在12011轨道顺槽底抽巷铺设8吋排水管引到车场，设水仓用离心泵压到井下供水管路，用于井下生产，不仅减轻了矿井大泵排水的压力，而且节省了从地面向井下输水产生的费用。
3）施工顶板疏水钻孔。为疏放顶板水，在12011工作面皮带顺槽条件适合的钻场施工顶板疏放水钻孔，终孔位于工作面顶板上20 m，钻到距老空区约6 m-8 m出水，疏水钻孔单孔放水量最大达97 m3/h，但随煤厚、项板垮落影响涌水量变化较大。
4）施工顶板爆破预裂孔。在皮带顺槽14#钻场施工顶板疏水爆破孔2个，终孔位于二1煤层顶扳上35 m顶板砂岩含水层，工程量126 m，施工过程中及爆破后孔内未见出水，直至回采过终孔位置0 m后，其中一个爆破孔才出水，水量虽大1 m3/h，仅维持了3天，说明顶板砂岩含水层富水性不均，裂隙不发育。但顶板爆破预裂使皮带顺槽安全出口向外40 m范围顶板淋水增大，工作面顶板淋水急剧减小，减轻了工作面淋水对生产的影响，保证了工作面的安全回采。
5）施工顶板探查钻孔。在12011工作面皮带运输顺槽22#钻场施工了一个顶板探查孔，仰角41°，孔深117.7 m，进入顶板垂直深度约65 m，穿过顶板大占砂岩含水层、香炭砂岩含水层，终孔至冯家沟砂岩含水层，钻孔出水量仅0.l m3/h，探查说明顶板砂岩含水层具有不均匀性和各向异性，这给工作面防治水工作带来了一定难度。
6）工作面散水归股泵排水。在工作面低洼处开挖泵坑，开成积水空间，使散水归股，安装潜水泵排到皮带顺槽水沟排出。
7）施工锚索钻孔疏工巷道顶板水。在皮带顺槽淋水集中处施工锚索钻孔约8 m深，下入管缝锚杆，接入塑料管流使淋水汇流锚索孔流到水沟，可有效减小淋水面积，改善作业条件。
8）分级沉淀。在转载机段施工沉淀池保持2个，利用车场2个环形沉淀池交替沉淀水煤，扩大西轨大巷及一车场里约水沟共200 m，进行多级沉淀。
9）逐段清淤：上述沉淀淤煤积累至一定程度后进行清理，清理水仓采用煤泥压滤机，提高速度。结果是保持巷道干净水不上道且有效降低水中淤煤，减小对大泵的损坏。
4 结论
1）通过采用治水方法，目前作面涌水仅30 m/h，有效减小生产及运煤系统进水，煤质发热量平均提高1000 cal/kg，产量、售价大幅提高，经济效益十分显著，同时改善工作面条件，刨造良好的工作环境，降低故障率，杜绝淹工作面危险，给工作面安全生产创造良好的条件。
2）本次12011的成功同采，为类似条件下工作面治水、实现稳产增产积累了宝贵的经验，具有一定的实用性和推广价值。
参考文献
[1]赵全福.煤矿安全手册[M].北京：煤炭工业出版社，1992.
关键词 三软煤层；伪俯斜工作面；顶板水治理；探析
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）17-0070-01
1 概况
12011工作面为新义煤矿12采区首采面，主采二1煤层煤层厚度0.5 m-12.0 m，平均4.90 m，煤层结构简单，属典型的“三软”煤层。工作面总体上呈一单斜形态，走向北偏东40°-50°，倾角4°-12°，煤层顶板直接充水水源为山西组砂岩裂隙承压含水层，底板直接充水水源为太原组灰岩岩溶承压含水层，间接充水水源为奥陶系灰岩岩溶承压含水层，距煤层底板44.3 m-79.7 m，平均58 m，压力5.0 Mpa-5.7 Mpa。工作面贯通后经瞬变电磁探测轨道顺槽有一富水异常区，经钻探验证富水性弱开始同采。
2010年11月，12011工作面开始试生产，工作面回采15 m时，顶板开始淋水并逐渐增大到20 m3/h，2011年1月6日，工作面回采到35 m处时，大顶初次来压，老顶垮落，顶板含水层水量随着导水裂隙涌出，工作面涌水量逐渐增大，1月23日水量176 m3/h趋于稳定，2月16日工作面周期来压，涌水量渐增，2月26日达到280 m3/h稳定至今。
工作面出水后皮带顺槽底板泥岩遇水变软，支柱钻底严重，棚梁变形严重，巷道低矮，通风困难，老空水向下漫流时，形成水煤泥，造成皮带打滑，底部淤积稀煤多，不能组织正规循环生产，且煤仓放煤时容易发生冒煤现象，且造成煤质水分灰分增高，严重影响生产和安全，同时为了减少前20架顶板淋水造成顶煤放不净，严重影响了资源回收率和产量。
2 出水原因分析
12011工作面回采前，采用瞬变电磁对工作面底板富水性进行了探测，发现1个异常区，施工了3个钻孔进行钻探查证，终孔位置进入奥灰约55 m，钻探结果3个钻孔均有出水，单孔最大出水量45 m3/h，出水层位进入奥灰15 m-20 m，后用物探对异常区进行复查，低阻消失后开始回采。2011年3月，12011工作面涌水量保持稳定在280 m3/h时，在轨道顺槽底板抽排巷布设3个扇形钻孔，以查明已回采范围内的底板奥灰富水性、底板采动裂隙发育及连通情况，根据钻孔揭露，1个钻孔仅在太原组灰岩含水层位出水0.1 m3/h，其他2个钻孔均在进入奥灰含水层位33 m以下出水，最大单孔出水量9.3 m3/h，单孔注浆使用水泥量最大25吨，水质类型为HC03 CaMg型，结果说明：煤层底板岩层无裂隙导水通道，太原组灰岩与奥陶系马家沟组灰岩富水性较弱。根据上述钻探结果结合水位、水质、水温观测资料判断分析，充水原因是工作面老顶垮落，产生导水裂隙带，达到顶板含水层，从老塘和煤墙项部出现淋水和涌水，随着回采面积扩大，涌水量逐渐变大并稳定，充水水源主要是顶板砂岩水，充水途径为导水裂隙带。
3 采用“多措并举，源头治水，分级沉淀、逐段清淤”治理措施
1）留设尾巷埋管压水。在皮带顺槽溜子机尾放项前，将巷道清到底扳，两侧垛煤袋，宽0.6 m-1.O m，高0.6 m-8 m，上部覆盖回收板皮、背木、荆芭，背严后同放下拐头，保证在下隅角里侧形成汇水暗渠，然后将暗渠水埋管引出，最大压水量126 m3/h，稳定压水量80 m3/h。
2）施底板巷泄水钻孔。从12011轨道顺槽底板抽排巷在各钻场及巷帮位置间隔，朝工作面施工底板泄水孔以疏放工作面老空积水，钻孔孔深平均150 m，单孔最大泄水量142 m3/h，稳定泄水量180 m3/h。并在12011轨道顺槽底抽巷铺设8吋排水管引到车场，设水仓用离心泵压到井下供水管路，用于井下生产，不仅减轻了矿井大泵排水的压力，而且节省了从地面向井下输水产生的费用。
3）施工顶板疏水钻孔。为疏放顶板水，在12011工作面皮带顺槽条件适合的钻场施工顶板疏放水钻孔，终孔位于工作面顶板上20 m，钻到距老空区约6 m-8 m出水，疏水钻孔单孔放水量最大达97 m3/h，但随煤厚、项板垮落影响涌水量变化较大。
4）施工顶板爆破预裂孔。在皮带顺槽14#钻场施工顶板疏水爆破孔2个，终孔位于二1煤层顶扳上35 m顶板砂岩含水层，工程量126 m，施工过程中及爆破后孔内未见出水，直至回采过终孔位置0 m后，其中一个爆破孔才出水，水量虽大1 m3/h，仅维持了3天，说明顶板砂岩含水层富水性不均，裂隙不发育。但顶板爆破预裂使皮带顺槽安全出口向外40 m范围顶板淋水增大，工作面顶板淋水急剧减小，减轻了工作面淋水对生产的影响，保证了工作面的安全回采。
5）施工顶板探查钻孔。在12011工作面皮带运输顺槽22#钻场施工了一个顶板探查孔，仰角41°，孔深117.7 m，进入顶板垂直深度约65 m，穿过顶板大占砂岩含水层、香炭砂岩含水层，终孔至冯家沟砂岩含水层，钻孔出水量仅0.l m3/h，探查说明顶板砂岩含水层具有不均匀性和各向异性，这给工作面防治水工作带来了一定难度。
6）工作面散水归股泵排水。在工作面低洼处开挖泵坑，开成积水空间，使散水归股，安装潜水泵排到皮带顺槽水沟排出。
7）施工锚索钻孔疏工巷道顶板水。在皮带顺槽淋水集中处施工锚索钻孔约8 m深，下入管缝锚杆，接入塑料管流使淋水汇流锚索孔流到水沟，可有效减小淋水面积，改善作业条件。
8）分级沉淀。在转载机段施工沉淀池保持2个，利用车场2个环形沉淀池交替沉淀水煤，扩大西轨大巷及一车场里约水沟共200 m，进行多级沉淀。
9）逐段清淤：上述沉淀淤煤积累至一定程度后进行清理，清理水仓采用煤泥压滤机，提高速度。结果是保持巷道干净水不上道且有效降低水中淤煤，减小对大泵的损坏。
4 结论
1）通过采用治水方法，目前作面涌水仅30 m/h，有效减小生产及运煤系统进水，煤质发热量平均提高1000 cal/kg，产量、售价大幅提高，经济效益十分显著，同时改善工作面条件，刨造良好的工作环境，降低故障率，杜绝淹工作面危险，给工作面安全生产创造良好的条件。
2）本次12011的成功同采，为类似条件下工作面治水、实现稳产增产积累了宝贵的经验，具有一定的实用性和推广价值。
参考文献
[1]赵全福.煤矿安全手册[M].北京：煤炭工业出版社，1992.