千米深井软岩巷道的防治水

【摘 要】通过对大强煤矿水文地质条件、矿井充水水源及矿井充水后对软岩巷道支护影响的分析，根据生产情况，结合现有的设备及设施，采用管路排水、过含水层架设接雨棚和漏斗接水、掘进工作面防雾墙及巷道雾状消尘等工艺，综合的对矿井充水进行防治，减少各种充水水源对软岩巷道的补给，保证巷道二次支护后无底鼓变形，取得很好防治水效果及经济效益。

【关键词】水害；软岩流变；防治水

目前，全国浅部煤炭资源日益减少和枯竭，而赋存1000米以下的煤炭资源为2.95万亿吨，开采资源由浅部向深部转化，成为开采煤炭资源企业必然趋势。铁煤集团现有八个生产矿井，2011年煤炭产量达2040万吨。辽宁省近十年没有新建矿井，如果没有新建矿井规划，随着老矿井的相继报废，煤炭产量将会逐年下降。为此开发深部资源，建设大强煤矿是十分必要的。随着建井施工深度的增加，矿压、地温、软岩、流变、顶底板充水等条件日趋增多，严重影响深部资源的安全高效开采。掌握深井顶底板充水及软岩流变的规律，对巷道支护、煤炭安全开采及提高经济效益具有重要意义。

1、地质概况

2009年8月大强煤矿开始建井，设计生产能力150万吨/年，开拓方式为竖井开拓，井筒深度1000余m，生产水平-890m，现井施工的巷道在煤层下部，岩性以灰绿色砂岩、砾岩、含砾泥岩夹紫色泥岩、砂岩为主，其次为杂色砾岩、灰色砂岩、砾岩，灰黑色泥岩。实见有厚层紫红色泥岩、砾岩，砾石成分以变质岩和火成岩砾为主，分选性由差到一般，磨圆度由较差到较好，见粒序层理及小型交错层理。

在潮湿环境中，岩石吸水其颗粒形态、胶结方式和孔隙结构发生改变，岩石的化学性质、微观物理性状和宏观力学性质发生改变发生变化，导致软岩强度降低，且岩体暴露的时间越长，吸水量越多，吸水范围越大，岩体强度衰减越严重，对巷道支护影响越大。为此，分析矿井充水水源，防治各类水对软岩巷道的充水，是减少软岩流变、巷道变形的必要条件。

2、矿井充水分析

2.1自然充水

2.1.1白垩系三台子组煤层底板裂隙承压直接充水含水层（Ⅴ）

该含水层以灰绿色、杂色、灰色砂岩、砾岩、含砾泥岩夹紫色泥岩和砂岩为主，火成岩次之。砾石成分复杂，以片麻岩、安山岩及石英岩砾为主。泥质胶结，结构较致密，其厚度一般在70m左右。据水814、水881号孔抽水试验资料，单位涌水量为2.37×10-5～7.31×10-4　L/s.m，渗透系数为5.22×10-5～8.31×l0-4m/d。-880回风石门穿过该含水层时，积水由顶板及两帮渗出，其涌出方式以淋水、滴水，对巷道充水，充水量由大变小，随着疏干的时间、面积的增加涌水量逐渐较少。

2.1.2空气潮湿

的岩壁吸附空气中的水分，对巷道充水，的岩壁面积越大、时间越长，吸水量越大，岩体强度衰减越严重，巷道变形越严重。

2.2生产水补给

2.2.1井下各个工作面掘进时，施工炮眼、护帮顶锚杆眼时的生产用水，在施工后积水被吸附岩石裂隙空隙中，同时大部分积水在巷道底板松散的岩石，少部分积水被浮石吸附带走，大部分水赋存在巷道底板浮岩中，估计每米巷道底板积水量0.3～0.5m3/m，形成巷道充水。

2.2.2巷道二次支护后，补打锚索时的生产用水被巷道四周的岩壁吸附，水赋存在裂隙、孔隙中，同时大部分流出的水对巷道底板回填物的积水补给。

2.2.3巷道形成后，根据安全生产的需要对巷道消尘，消尘水水量过大继续对巷道积水补给。

以上三种人为补给方式是巷道底板水的主要来源，巷道底板的浮货、岩壁的裂隙、孔隙中存有大量积水，互相连通互为补给。

3、防治水工艺

3.1穿含水层区段的防治水

3.1.1淋水段防治水

淋水点较多，淋水面积大。采用架设简易接水棚、导水管路及蓄水水池及排水设备的方式排水。在淋水区域将锚索（钢筋）加工成小于巷道的半圆型，并固定巷道上，然后在锚索（钢筋）上固定彩条布，彩条布下部设接水槽接水，把水引入巷道底板蓄水坑内，通过风泵及管路排至水仓。

3.1.2点淋水防治

淋水点较少、淋水点分散，巷道喷浆后主要通过锚杆和锚索的露头点滴出。先加工漏斗，将漏斗挂在淋水点下，漏斗下接管路将滴水集中导入蓄水池，过风泵及管路排至水仓。

3.2空气中的水分防治

巷道形成后立即喷浆封闭，减少空气与岩壁的接触时间，隔绝空气中水份接触，降低岩石吸附水分，提高抗变形强度。

3.3生产水防治工艺

3.3.1对工作面打炮眼、护帮顶锚杆眼时的积水

用风泵排出，打眼前在巷道底板施工简易临时的排水窝，边打眼边排水，排水设备采用QBY气动隔膜泵和φ65消防带排水，积水排至水仓。

3.3.2巷道二次支护时需补打锚索

岩性软的采用风力打锚索，通过锚索孔外的雾状喷水消尘解决水对岩壁的渗入，不能采用风打的钻孔时，接设FQW25-40/K矿用风动潜水泵排水和接水槽，减少积水对巷道渗入。

3.3.3巷道底板岩体及回填物中积水的防治

根据实见资料巷道形成后，巷道周围岩壁出现裂隙，裂隙的范围在6米，为此巷道底板以下7米的范围内为含水区域，泥岩遇水后有膨胀性，水越多鼓起的越大，造成巷道底鼓严重，及时排水是解决底鼓的唯一办法。首先，采用2寸管路排水，巷道每隔一定距离施工排水池，规格1×1×2米；排水池位置的确定，该区域含水系数及渗透系数均按松散砾岩体计算，根据抽水资料，含单位涌水量为0.218～2.197L/s.m，渗透系数为1.428～15.45m/d，各处巷道交叉点，每一处的排水池抽水半径为50米，在交叉点处以外100米设第二个排水池以此类推。每个排水池设QBY气动隔膜泵排水，支管路上安装逆水阀防治积水回流，每班巡检人员不定期排水。

3.3.4消尘水的防治工艺

传统的消尘工艺采用水管直接喷淋消尘，巷道底板易存积水，然后渗入底板回填物中，对巷道底板积水补给。现改变工艺对粉尘源直接消尘，即在工作面放炮后、出货期间直接喷雾撒水消尘，同时安设消尘水墙隔绝粉尘飞扬。施工完成的巷道消尘，改用每天消尘，消尘用的水管改成喷头，使消尘水成雾状，均匀撒在巷道各地点，不形成积水补给。

4、效果

实施以上防治水工艺，-880回风石门巷道穿含水层区域通过安设接雨棚、接雨漏斗，解决含水层水淋水对巷道的影响；井下各工作面积水随有随排，基本解决打眼水对巷道的补给，-890运输巷及-880回风道等巷道二次支护形成后采用管路排水，巷道无底鼓变形现象，消尘后巷道无积水及泥泞的路面，工作面防尘水墙的安设消灭了粉尘源的扩散，改变了井下工作环境，通过以上简单、易于操作的综合防治工艺，解决了大强煤矿井下水对巷道的影响，同时为其它软岩煤矿提供了可借鉴推广的经验。