文/马志强

煤矿回采工作面排水系统设计与管理

文/马志强

煤矿回采工作面形态复杂，涌水量大小不一，排水系统作为安全生产的重要保障，设计必须科学、合理，环节简单、运行可靠。本文以河南省平顶山市某矿己16-17-23020、己16-17-23060工作面排水系统设计为例，针对回采工作面不同涌水情况提出了排水系统的设计方案，并对系统的管理提出了建议，为后续安全生产打下了坚实基础。

一、己16-17-23020工作面排水系统

己16-17煤层厚度4.5～6.5m，平均5.2m，倾角13°～25°，平均16°。两工作面走向长1200～1300m，倾斜长180m。采用综采放顶煤工艺，阶段煤柱10m。

1.工作面水情简述

己16-17-23020工作面为该采区首采工作面，根据周报水文地质资料及掘进期间资料分析，受煤层底板太原群灰岩影响，预计正常涌水量为 50m3/h，最大涌水量为85m3/h。 工作面排水系统按照85m3/h的能力设计，供电、管路、水泵等均按85m3/h的能力敷设。

工作面推进40m时，煤层底板开始出水，随后水量逐步增加，推进75m时，涌水量达到60m3/h，工作面已经无法正常生产。通过增加水泵数量、扩大水仓容积、开挖侧帮排水沟等常规方案仅是维持正常排水，无法解决水煤问题，被迫停止推进。

2.排水系统解决方案

排水系统设计方案原则为：能力增加1.5倍，按照200m3/h能力设计，以应对极端情况；回采工作面涌水量降至30m3/h以下，保证生产组织的正常进行，最大限度降低水煤量。

方案一：施工环形水仓。在停产位置，顺着煤层倾向沿煤层顶板施工多条巷道，中心间距10m，巷道长20m，巷道互相贯通，巷道作为环形水仓使用，水仓外侧敷设管路、水泵。水泵距煤壁较远，水泵运行不影响工作面生产组织。工作面涌水绝大部分经老塘进入水仓，机巷（即运输顺槽）涌水很少，可以满足工作面需要。见下图。

方案一优缺点分析。优点：一是效果可靠，已经过实践检验；二是巷道为煤巷施工，成本低、速度快。缺点：一是巷道工程量大，工作面推进50m需要施工200m；二是工程复杂，需要多次贯通，工程难度较大；三是加大了阶段煤柱，损失资源量，阶段煤柱由原设计10m将被迫增至30m。

方案二：施工底板泄水巷。理论依据：根据理论计算煤层开采时对底板扰动破坏的深度。

CP=0.7007+0.1079L

其中CP为对底板扰动破坏深度，L为工作面倾向长度。本工作面倾向长为180m，则破坏深度为20.1m。在机巷北部20m（水平距）处，煤层底板下16m施工一泄水巷，工作面推进时，对煤层底板产生破坏，太灰水沿采动裂隙进入煤层底板，再通过底板破坏裂隙进入泄水巷。

设计方案：机巷34#点前10m位置开口，垂直巷道水平距20m进入煤层底板下16m，转平后水平施工80m停头。见下图。

方案二优缺点分析。优点：一是阶段煤柱不变，不损失资源量；二是巷道工程量小。缺点：一是理论可行，但未经过实践检验，效果待验证；二是巷道为岩巷施工，成本高。

方案三：同时实施环形水仓和底板泄水巷。方案设计：回采煤壁位置外推100m施工环形水仓，外100～200m施工底板泄水巷进行实际检验。外部根据排水效果、工程量、难易程度等进行综合判定。见下图。

方案三优缺点分析。优点：一是效果可靠，满足现时需要；二是验证泄水巷方案，为下一步工作提供实践数据。缺点：一是工程量较大，成本较高；二是施工队伍多，管理难度大。

3.实际效果

本工作面采用第三方案。通过实践检验，环形水仓与底板泄水巷效果都非常好。随着工作面推进，工作面涌水达到160m3/h，但机巷巷道涌水不超过30m3/h，达到了设计要求，为工作面正常回采奠定了坚实基础。

考虑到该煤层煤质很好，售价较高，为提高资源回收率，工作面后期均采用底板泄水巷方式排水。

二、己16-17-23060工作面排水系统

1.工作面水情简述

该工作面为该采区第二个工作面，根据周报水文地质资料及掘进期间资料分析，受太原群灰岩影响，预计正常涌水量为80m3/h，最大涌水量为120m3/h。工作面排水系统按照160m3/h的能力设计，供电、管路、水泵等均按160m3/h的能力敷设。

2.排水系统解决方案

排水系统设计方案原则：使用底板泄水巷，局部地段可以使用环形水仓；考虑区域防治方案，统筹解决该工作面排水问题。

方案一：单独施工底板泄水巷。风机两巷掘进时，即在机巷北部20m沿煤层底板下16m施工底板泄水巷，工作面切眼贯通时，泄水巷掘进到位。联络巷根据煤层、构造等情况于合适位置施工。见下图。

方案一优缺点分析。优点：排水工程简单，系统能力可靠。缺点：工程量较大；未与区域疏水工程结合。

方案二：工作面底板泄水巷与区域底板泄水巷结合。结合区域泄水方案，工作面施工部分泄水巷。根据己-22030工作面涌水情况总结，工作面推进100～150m底板出水，推进240～300m涌水量增大，然后水量缩减至40m3/h左右。己-22080机巷附近要施工底板泄水巷，进行疏水降压。本方案设计切眼外推650m施工底板泄水巷，与机巷联通。根据出水再定联络巷位置，与区域泄水巷沟通。见下图。

方案二优缺点分析。优点：泄水巷工程量少，充分利用现有巷道。缺点：排水系统管理要求高，机巷40m3/h的涌水对生产组织有一定影响。

3.实际效果

己16-17-23060工作面采用第二方案。通过检验，底板泄水巷效果很好。随着工作面推进，工作面涌水最大为120m3/h，随后衰减至30～35m3/h，工作面安全回采结束。

三、结语

综放工作面在回采过程中如果突然发生涌水，排水不及时可能导致机电设备被淹、影响巷道通风等问题，因此合理完善的排水系统对综放工作面正常回采起着至关重要的作用。本文通过对两回采工作面排水系统方案的分析、对比，在倾斜煤层、底板灰岩水防治排水设计方面，探索了一条解决涌水量大但工作面正常生产的途径，为后续安全生产打下了坚实基础。

（作者单位：中国中煤能源股份有限公司）

（责任编辑：周琼）