薄煤层上覆采空区探放水方法与应用

薄煤层上覆采空区探放水方法与应用

周灵

周灵

四川省叙永煤矿四川省泸州市646400

摘要：据统计，采空区透水事故占煤矿水害事故的30%以上，因此探放水工作对煤矿安全生产至关重要，结合四川省叙永煤矿防治水工作经验，针对薄断层上覆采空区积水，采用下一区段底板灰岩巷道施工钻场进行探放水综合治理，有效疏放，是具有一定的推广和应用价值。

关键词：矿井水害；采空区积水；探放水设计、施工；

0引言

采空区突水具有时间短、水量大、破坏性强等特点，所以对煤矿采空区积水探放是矿井防治水的重要任务之一。四川省叙永煤矿始建于1995年，1999年底建成投产，原设计规模为9万吨/年，2012年5月技改工作全面完成，技改后生产能力为45万吨/年，于2014年2月19日，整体划转至四川芙蓉集团实业有限责任公司。准许开采C19、C20、C24煤层，剩余储量3100万吨，矿区面积8.3434km2。C20煤层距C19煤层层间距平均2.5m，C24煤层距C20煤层层间距平均13m；目前井下准备的1505综采工作面位于15采区南翼，该工作面上覆C19煤层已回采完毕，存在大量的采空积水（回采工作面有1597、1595、1593工作面），对工作面掘进、回采构成严重威胁。

1工作面概况

1505综采工作面设计走向长500m，倾斜长217m，工作面储量18万吨，煤层倾角14，煤层为C20煤层，沉积稳定，煤层平均厚度1m，全矿井可采。

2工作面上覆积水情况

1597工作面于2013年8月开始回采于2014年10月回采结束，该工作面回采煤层为C19煤层；1595工作面于2015年5月开始回采，于2017年2月回采结束；1593工作面于2017年5月开始回采，现余10m回采结束；15采区煤层回采顺序为由下往上进行回采，C19→C20→C24，15采区区段回采由下至上回采，现该采区南翼C19煤层已基本回采完毕，原C19煤层采空区水由最低点1597机巷（15采区四区段）排出，高程为+970m，根据原15采区四区段回风石门涌水量实测平均为21m³/h，15区C19煤层采空区水形成原因：主要为断层裂隙水，补给水源为上部长兴组灰岩水，且涌水量稳定。

3底板巷道施工

根据防治水“防、堵、疏、截、排”综合治理措施，为了对上覆采空区积水进行探放，于2017年8月开始施工15采区+930m南翼底板巷，高程为+935m，主要作为15区C19煤层施工探放水孔及排水需要。

4探放水钻孔设计、施工

15区+930m南翼底板巷位于矿井田南翼，该巷布置在二叠系茅口组灰岩中，上覆东翼1597采空区及机巷内存在采空区积水，对C20煤层1505综采面掘进、回采造成安全隐患，现对上覆东翼1597采空区及机巷进行施工探放水钻孔。

1.探放水技术参数情况

探放水方式采用钻探。探、放起点从掘进施工钻场开始，采用ZY-1250探放水钻机，探孔直径取75mm。探孔个数为2－3个。

2.施工技术要求

1）钻孔定位及开孔：钻孔定位由地测人员按设计要求进行标定。开孔时用ø65的钻头钻进，钻进8m后，采用ø114的钻头进行扩孔，并下入ø108mm×8.0m套管。下套管时，先将套管提离孔底0.2m,孔口和套管间的环状空隙用水泥砂浆和速凝剂封闭密实。

2）套管水泥凝固后，用ø75mm钻头扫空套管至10米处，退出钻具，套管外法兰盘安装闸阀，如发现套管周围有渗水、跑水等现象，要停止施工，继续注浆，直至注浆合格。

3）在套管内用ø65mm钻头钻进至终孔。

4）钻探施工地点必须挖水沟，水沟规格不得小于400×400mm，并保证水沟畅通。

5）当钻孔施工至采空区出水后，单孔出水量通过阀门控制，出水量控制在排水管能力以内。

6）排水前地测人员及时测定排水量并在现场涌水量牌中记录；发现异常情况及时通知矿调度室。

7）排水路线：15区+930m南翼底板巷→15采区下部水仓→+930m南大巷→+21采区轨道上山→+780m主平硐→地面。

3.钻孔现场施工情况

该巷至掘进以来共计施钻4次，探放采空区水钻孔共计10个钻孔，钻孔施工及出水情况分别为：1号钻场于2017年10月共计施工钻孔2个，1号孔施钻完成时出水量为5m³/h，2号钻孔施钻完成时出水量为16m³/h，3号钻场于2017年10月共计施工钻孔2个，1号孔施钻完成时出水量为15m³/h，2号钻孔施钻完成时出水量为6m³/h，3号钻场施钻完成后1号钻场内1、2号钻孔内均无出水现象，4号钻场于2017年12月共计施工钻孔2个，1号孔施钻完成时出水量为8m³/h，2号钻孔施钻完成时出水量为10m³/h，4号钻场施钻完成后3号钻场内1、2号钻孔内出水为3m³/h，6号钻场于2018年1月共计施工钻孔4个，1号孔施钻完成时出水量为2m³/h，2号钻孔施钻完成时出水量为3m³/h，3号孔施钻完成时出水量为2m³/h，4号钻孔施钻完成时出水量为14m³/h，6号钻场施钻完成后4号钻场内1、2号钻孔内均无出水现象，从施工放水孔顺序及1597机巷高程位置，在每往前（南翼）施工一次放水孔后，上一次施工放水孔涌水量相继减少到最终无水，现采空水由6号钻场放水孔排出，现出水量统计为：4号钻场放水孔出水量约为1m³/h，6号钻场1、2、3、4号放水孔只有3号放水孔出水量较大，约为15m³/h，其余钻孔内1、2号放水孔出水量约为4m³/h，4号放水孔出水量约为1m³/h，合计21m³/h。

5探放水验证孔设计、出水量情况

1）技术参数

验证方式采用钻探，设备采用ZY-1250探放水钻机，探孔直径取75mm。6号钻场验证孔个数为2个。1号钻孔按38°的方位角、+35°的倾角钻进，孔深48m；；2号钻孔按49°的方位角、+37°的倾角钻进，孔深46m。

2)验证孔出水量情况

通防队按照地测标定的钻孔方向完成钻孔施工，钻孔钻至C19煤层采空区内，钻孔内无水，达到了采空区放水要求。

61505综采工面机巷C20煤层施工巷道涌水量情况

15采区+930m南翼底板道掘进及施工放水孔后，现对应上部C20煤层施工巷道有：1505机巷、1505风巷；1505机巷于2018年2月底施工完成，切眼于2018年4月贯穿，从1505机巷全巷观测来看，除局部顶板有少量滴水外，其余无水，滴水合计出水量约为0.5m³/h；1505风巷于3月底施工完成，除石门绞车处有少量滴水外，其余巷道无水，滴水合计出水量约为1m³/h。

7探放水钻孔放水总结

综上如述，15采区+930m南翼底板道掘进及施工放水孔，上覆C19煤层采空区积水得到排放，达到了C20巷道安全掘进及回采，削除了采空区水对掘进及回采危胁，证明了本次探水眼布置合理，达到了探放水效果。

8附图

采空区探放水钻孔布置、效果平面示意图