马军前
伊犁新矿煤业有限责任公司 新疆伊宁市 835000
摘要：伊犁四号矿井为新建矿井，矿井首采工作面地表发育有一条季节性冲沟，由于工作面埋深浅、基岩薄，采后地面塌陷裂隙与井下连通，工作面跨沟开采存在地表季节性洪水渗漏井下的隐患。为回收地表季节性冲沟压覆的煤炭资源，保证工作面跨沟开采安全，开展地表季节性冲沟防渗漏治理技术研究与应用，对矿井经济效益增长具有重大意义。
关键词：工作面；季节性；渗漏
引言
21105工作面为伊犁四矿首采工作面，工作面地表发育有一条季节性冲沟，主要水源为春季融雪性洪水和雨季降雨汇水，除此之外矿井疏放水钻孔疏放的煤层顶板砂砾岩水也从冲沟中排放，针对伊犁四矿21105工作面开采区域地表季节性冲沟，研究制定工作面采后冲沟塌陷防渗漏治理方案，防止地表水流渗漏进入回采工作面或采空区，确保工作面塌陷区地表水防治安全。
1首采工作面地表特征
犁四号矿井所在区域属山前丘陵地貌，地表地形起伏较大，沟谷切割强烈，整体地形呈东、北、南三面较高，逐渐向西开阔的簸箕状地形。区域内地表水系不发育，主要为季节性河流和小的泉水，无常年性河流，矿井首采工作面地表发育有一条季节性冲沟，该冲沟宽度20-40m，深度15-28m，汇水面积7.8平方公里，主要水源为春季融雪性洪水和雨季降雨汇水，除此之外矿井疏放水钻孔疏放的煤层顶板砂砾岩水也从冲沟中排放。在冲沟位置工作面埋深120m，煤层顶板基岩厚度约30m，采后地面塌陷裂隙与井下连通，工作面跨沟开采存在地表季节性洪水渗漏井下的隐患。为保证工作面跨冲沟开采安全，需对冲沟进行防渗漏治理，防止冲沟中地表水沿塌陷裂隙向井下渗漏。
2地表防渗漏治理技术
2.1总体目标
（1）结合塌陷区春季融雪性洪水防治经验，制定工作面地表冲沟防渗漏治理方案。工作面跨沟开采前，将矿井钻孔疏放水通过管路接至工作面塌陷影响范围以外，并在冲沟底部施工引水沟450m，铺设防渗帆布，防止工作面跨沟开采过程中地表雨水沿塌陷裂隙渗漏。
（2）工作面跨沟开采结束后，对冲沟进行采后二次防渗治理，将冲沟两侧沉陷垮落部分进行放坡，并对冲沟底部进行回填碾压，在宽阔的沟底施工引水沟450m，并对引水沟铺设帆布进行防渗治理，预防工作面采后冲沟渗漏水。
2.2主要研发内容
针对21105工作面开采区域地表季节性冲沟，主要分采前超前治理、采中维护治理和采后预防治理三个阶段，主要采取沟边放坡、引水管路敷设、塌陷裂隙封堵、沟底施工引水沟、敷设防渗帆布等综合防治措施，防止冲沟中地表水沿塌陷裂隙向井下渗漏。
2.3关键技术
关键技术是引流防渗技术，通过塌陷裂隙封堵、施工引水沟、敷设防渗帆布等方法，防止冲沟中地表水沿塌陷裂隙向井下渗漏。
2.4具体实施方案
（1）冲沟边坡放坡处理。冲沟边坡原始坡角为70-75°，根据工作面地面塌陷角观测，工作面采动冲沟边坡的塌陷休止角为65°。因此工作面开采前采用挖掘机对冲沟边坡进行放坡处理，将冲沟坡角放至65°，防止受采动影响冲沟边坡塌方。
（2）敷设矿井钻孔疏放水管路。将流经冲沟的钻孔疏放水通过管路接出工作面地面塌陷影响范围以外，防止钻孔疏放水沿塌陷裂隙渗漏。
（3）施工引水沟，沟底铺设防渗帆布。对原冲沟底进行平整碾压，在开阔的沟底施工一条U型引水沟，并对施工的引水沟敷设防渗帆布进行防渗漏治理，防治雨水在冲沟中汇积渗漏。
（4）工作面跨沟开采过程中，主要对采前施工的排水管路、引水沟和防渗帆布进行维护治理。根据工作面地面塌陷沉降情况，每天安排专人对冲沟进行巡查，并对冲沟中形成的塌陷裂隙进行回填封堵，对受塌陷影响变形的排水管路和防渗帆布铺设的引水沟进行维护治理，防止塌陷沉降破坏冲沟治理工程。
（5）工作面跨沟开采过程中，加快工作面推进速度，减小地面冲沟采动影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆工作面推进速度影响工作面覆岩应力降低区和周围煤岩体破坏区的范围的大小，工作面快速推进时不能使采场围岩充分卸压，围岩受破坏程度较小，具有较好的完整性，煤层顶板受采动破坏的程度相对较小，而当工作面推进较慢时，基本顶受到采动破坏的程度相对较大。因此跨沟开采期间，加快工作面推进速度，有效减小地表采动影响。
（6）工作面跨沟开采后，将冲沟两侧塌陷沉降垮落部分进行放坡，并将冲沟底部采前铺设防渗帆布的引水沟部进行覆土平整碾压，防止塌陷裂隙封堵不实渗漏水。
（7）在平整碾压后的沟底二次施工一条引水沟，并再铺设一层防渗帆布，预防汛期雨水下渗。
3实施过程中采取的安全技术措施
（1）加强冲沟两侧边坡管理
工作面地表冲沟深15-28m，冲沟两侧边坡陡峭，受采动影响边坡易滑坡坍塌，为保证冲沟治理施工安全，防渗漏治理前对冲沟边坡进行放坡处理，减小边坡角度，防治边坡滑坡堵塞冲沟。
（2）制定地表水害应急处理预案，增强防灾处理能力。
根据冲沟治理情况，制定水害应急处理预案，储备应急抗灾物资，开展应急救援演练，增强防灾处理能力。同时加强降雨期间地表冲沟巡查，发现问题及时组织处理。
（3）加快工作面跨沟开采推进速度，减小地表采动影响。
工作面推进速度影响工作面覆岩应力降低区和周围煤岩体破坏区的范围的大小，工作面快速推进时不能使采场围岩充分卸压，围岩受破坏程度较小，具有较好的完整性，基本顶受采动破坏的程度相对较小，而当工作面推进较慢时，基本顶受到采动破坏的程度相对较大。因此跨沟开采期间，加快工作面推进速度，减小地表采动影响。
4技术特征及创新点
4.1技术特征
（1）工作面冲沟边坡从原始坡角70-75°放坡至65°。
（2）矿井钻孔疏放水排水管路采用φ500的聚乙烯钢带增强缠绕波纹管。
（3）采前、采后冲沟底部施工的引水沟规格为顶宽2m、底宽1m、深0.8m。
（4）引水沟铺设的防渗帆布采用厚度1mm的抗风化防晒帆布。
（5）采后沟底覆土碾压厚度不低于1.5m，并采用分层碾压夯实。
4.2防渗漏技术创新点
（1）21105工作面周期来压步距平均为10.5m。工作面地表塌陷形态与工作面来压步距基本一致，呈台阶状沉降，钻孔疏放水排水管路敷设在两个沉降台阶之间，防止因塌陷沉降折断管路。
（2）钻孔疏放水排水管路采用聚乙烯钢带增强缠绕波纹管。该排水管重量轻，易于安装，管壁有钢带螺旋缠绕，抗拉抗压强度大，适合于采动塌陷沉降地使用，可有效防止挤压变形和拉伸断裂。
（3）用于沟底防渗漏的帆布采用厚度1mm的抗风化防晒帆布，该帆布两面均有防晒抗风化膜，防水渗漏效果好，可防止长期置于地表暴晒风化。
结束语
伊犁四矿21105采煤工作面埋深浅，塌陷裂隙发育至地面，工作面地表冲沟治理没有现成的经验可以借鉴。通过工作面地表季节性冲沟防渗漏治理技术研究与应用，有效防止地表雨水沿塌陷裂隙渗漏，保证矿井工作面安全生产。对新疆伊宁矿区和乃至整个新疆特殊地质条件地表水害防治均有直接指导意义。
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论文作者:马军前
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/5
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