综采顶板淋水施工方案设计

综采工作面顶板淋水综合治理施工方案一、工程概况1.1工作面基本条件本方案适用于某矿2103综采工作面，该工作面走向长度1200m，倾向长度220m，可采面积264000㎡，平均煤层厚度2.8m，倾角7°~12°，采用走向长壁后退式开采。工作面顶板为砂岩含水层，富水性中等，根据超前钻探数据显示，顶板导水裂隙带发育高度预计达35m，工作面回采期间可能导通上覆岩层积水，最大涌水量预计60m³/h，正常涌水量25m³/h。1.2水文地质特征含水层分布：直接顶为10m厚细粒砂岩，裂隙发育；老顶为25m厚中粒砂岩，含承压水，水位埋深180m。充水因素：主要为顶板砂岩裂隙水，其次为回采导通的上覆采空区积水（积水量约8500m³）及季节性地表水体下渗补给。水害风险：根据《煤矿水害防治第1部分：顶板水害防治》（2025版）评估，工作面受顶板水害威胁等级为Ⅱ级，需采取"探、疏、堵、排"综合防治措施。二、施工组织2.1组织机构成立防治水专项工作组，由矿长担任组长，总工程师负责技术指导，下设：现场指挥组：综采队队长牵头，负责现场施工协调技术组：地测科工程师3人，负责水文监测与方案调整施工组：综采队3个作业班，每班配备专职排水工2人设备保障组：机电科专职维修人员4人，负责排水系统维护2.2施工部署采用"分区治理、梯级排水"施工策略，分三个阶段实施：准备阶段（7天）：完成水仓开挖、设备安装及管路铺设治理阶段：同步实施超前疏放（15天）与工作面回采（持续进行）巩固阶段：根据涌水变化动态调整排水系统，直至回采结束2.3进度计划第1-3天：运输顺槽水仓施工及主排水系统安装第4-6天：回风顺槽辅助排水系统安装及管路对接第7天：系统联合调试第8-22天：实施顶板定向钻孔疏放第10天起：工作面正常回采，同步进行水文监测三、排水系统设计3.1系统布局采用三级接力排水方式，具体布置如下：3.1.1工作面排水（一级）排水点设置：在工作面下出口5m处设置临时集水坑（长×宽×深=3m×2m×1.5m）设备配置：安设2台45kW潜水泵（型号BQW40-80-45），流量40m³/h，扬程80m，一用一备，配套Φ108mm耐磨钢管，排水管路由工作面下出口延伸至运输顺槽1号水仓3.1.2运输顺槽排水（二级）水仓设置：沿运输顺槽布置3个水仓：1号水仓（距工作面50m）：容量50m³，安装IS100-65-250型离心泵2台（37kW，流量100m³/h）2号水仓（300m处）：容量80m³，安装同型号离心泵3台（两用一备）3号水仓（800m处）：容量100m³，安装D46-50×7多级离心泵2台（55kW，流量46m³/h）管路系统：采用Φ159mm无缝钢管为主干管，总长度1200m，每50m设伸缩节，坡度3‰3.1.3采区集中排水（三级）利用采区永久水仓（容量800m³），配置MD280-43×6型主排水泵3台（200kW，流量280m³/h），经Φ219mm管路排至地面沉淀池3.2设备选型设备类型型号规格数量主要参数布置位置潜水泵BQW40-80-454台45kW，40m³/h工作面及临时水窝离心泵IS100-65-2505台37kW，100m³/h运输顺槽水仓多级泵D46-50×72台55kW，46m³/h采区水仓排水管Φ159×6mm1500m耐压1.6MPa运输顺槽主干管备用排水管Φ89mmPE管500m耐压1.0MPa应急备用3.3供电设计采用双回路供电保障：主排水系统接入采区1140V专用线路，设自动切换装置工作面排水泵采用660V供电，配置ZBZ-4.0型照明信号综合保护装置所有电气设备设置可靠接地（接地电阻≤2Ω），电缆悬挂高度不低于1.8m四、防治水技术措施4.1超前疏放工程在运输顺槽施工超前疏放钻孔，采用ZDY6000LD型定向钻机，设计参数：钻孔布置：沿顺槽每50m施工一组扇形孔，每组3个钻孔参数设计：孔深80-120m，仰角15°~25°，终孔直径113mm施工工艺：采用"三径成孔"工艺（先导孔Φ91mm→扩孔Φ153mm→下筛管Φ108mm），单孔出水量控制在5-8m³/h封孔要求：采用"两堵一注"封孔工艺，封孔长度不小于15m，注浆压力2-3MPa4.2顶板注浆加固对工作面切眼及上下端头实施注浆加固：材料选择：采用水泥-水玻璃双液浆（水灰比1:1，水泥与水玻璃体积比1:0.8）钻孔参数：孔深5-8m，孔径42mm，间排距1.5m×1.5m，梅花形布置注浆压力：初压1-2MPa，终压3-4MPa，单孔注浆量控制在800-1200L4.3排水系统优化动态调节机制：当涌水量超过35m³/h时，启动2号水仓备用泵；超过50m³/h时，三级排水系统全负荷运行管路维护：每小班清理水仓淤泥（深度不超过300mm），每周对排水管路进行耐压试验（试验压力1.2倍工作压力）备用能力保障：在运输顺槽800m处储备Φ108mm备用管路200m，快速接头10套，确保突发情况下30分钟内完成管路延伸五、安全保障措施5.1水文监测建立"三查两测"监测体系：日常巡查：每班对顶板淋水点进行编号登记，记录出水位置、范围及强度定期监测：地测科每日测定涌水量（容积法+流速仪法双重验证），每周提交水情分析报告实时监控：在1号、2号水仓安装投入式液位传感器（测量范围0-5m，精度±0.5%），数据实时传输至调度中心水质监测：每周采集水样进行离子分析，判断水源类型（砂岩水特征：SO₄²⁻含量200-300mg/L）裂隙监测：在工作面每隔50m设置顶板离层仪，监测深度10m/20m，预警值设为50mm5.2安全防护个体防护：排水作业人员配备防水服、绝缘靴、安全帽及便携式瓦斯检测仪（报警浓度0.5%）设备防护：所有水泵设置防淤保护装置，吸水口安装8目滤网，电机外壳加装防撞护罩巷道防护：运输顺槽沿排水管路由每100m设置防火防水密闭门（抗水压≥0.5MPa）应急通道：工作面上下出口设置宽度不小于0.8m的安全通道，悬挂避灾路线图，每50m设应急照明5.3操作规范水泵启动前检查：确认电压正常（±5%额定值）、叶轮无卡阻、吸水高度≤6m运行中监控：每小时记录水泵电流（不超过额定值110%）、出口压力（稳定在0.6-0.8MPa）、轴承温度（≤75℃）停机操作：先关闭出水闸阀，再切断电源，冬季停机后必须排空泵体积水防冻结六、应急预案6.1突水应急处置当发生涌水量突增（≥80m³/h）时，立即启动三级应急响应：现场处置（0-30分钟）：跟班队长立即报告矿调度室，启动备用水泵切断工作面非排水设备电源，人员撤至运输顺槽安全区域矿级响应（30分钟-2小时）：总工程师组织技术组分析突水原因，制定截流方案机电科快速调配备用排水设备（2台110kW离心泵）至事发地点区域联防（2小时以上）：若水位持续上涨，启动采区防水闸门，实施分区隔离必要时请求邻近矿井支援排水设备6.2设备故障应急措施水泵卡堵：立即切换备用水泵，采用反冲洗法清除杂物（关闭出水阀，反向注水3分钟）管路爆裂：迅速关闭上下游闸阀，使用快速接头连接备用短节（操作时间控制在15分钟内）停电事故：启动柴油发电机（200kW）保障主排水泵供电，恢复时间不超过20分钟6.3避灾路线工作面人员：工作面→运输顺槽→+992水平绕道→副斜井→地面（全程1200m，步行时间25分钟）顺槽作业人员：就近进入避难硐室（配备72小时供养系统），等待救援七、质量与验收标准7.1工程质量标准水仓工程：内壁平整度≤50mm/m，混凝土强度等级C25，壁厚≥300mm，渗水量≤0.1m³/(m²·d)管路安装：法兰连接平行度偏差≤1mm，垂直度偏差≤2°/m，管路悬吊间距≤3m钻孔施工：孔位偏差≤100mm，孔深误差≤5%，终孔角度偏差≤1°7.2验收流程分项验收：由施工组长组织，对水仓、管路、设备安装分阶段验收系统验收：总工程师牵头，进行排水系统联合试运行（连续运行4小时，排水量达标）第三方评估：邀请矿山安全检测机构对防治水效果进行评估，出具验收报告7.3效果评价指标排水效率：系统实际排水能力≥设计值90%疏放效果：顶板含水层水位下降幅度≥15m安全指标：工作面回采期间杜绝因淋水导致的停产事故，人员零伤亡八、技术创新与应用8.1定向钻进技术采用LWD随钻测量系统，实现顶板含水层精准定位钻进，较传统钻探效率提升40%，单孔疏放水量提高25%，有效缩短超前疏放工期。8.2智能排水系统应用PLC控制系统实现水泵自动轮换运行（每8小时切换一次），根据水位变化自动调节运行台数，较人工操作节能15%，故障率降低60%。8.3新型材料应用在水仓内壁采用聚脲防水层