煤矿井下探放水措施分析

煤矿井下探放水措施分析

康权

内蒙古阿拉善盟天荣煤炭有限责任公司

内蒙古自治区乌海市016000

摘要：煤矿井下探放水钻探施工钻孔由于施工地点在地表以下，常常会受到突然钻到含水构造后的高压水水害威胁。探放水施工必须采取一定措施，防止发生水灾事故，所以，必须加强煤矿井下探放水钻孔施工安全管理技术。

关键词：煤矿；探放水；钻孔施工；安全管理；技术

前言

与一般地面钻探不同，煤矿井下探放水钻探施工钻孔由于施工地点在地表以下，常常会受到突然钻到含水构造后的高压水水害威胁。钻孔如果预防措施不足，就会造成施工人员伤害、施工安全失控的事故。更严重的会造成由于探放水钻孔施工导致淹井事故。这类事故以前在多处矿山发生过。因此，煤矿井下探放水钻探施工比其他钻探施工多了钻孔孔口防突及保护措施。与一般地面钻探相同的是，煤矿井下探放水钻探施工钻孔根据地层条件的不同，需选用不同的钻进方法、破岩钻头材料及配套工艺。下面介绍井下探放水钻孔施工流程及相关技术和安全管理措施。

1探放水工程设计

1.1探放水钻孔布置原则:

探老空水探水钻孔应成组布设，并在平面图上呈扇形。钻孔终孔位置以满足平距3m为准，厚煤层内各钻孔终孔的垂距不得超过1.5m；探放断层水的钻孔，必须沿掘进方向的前方及下方布置，底板方向的钻孔不得少于2个，探水钻孔终孔直径一般不得大于58mm；探放大范围老空水或由最低点探放老空水时，探水钻机必须具有孔口控水装置，孔口管安装方法具体操作时要依水压大小和煤柱而定；孔口管外侧要安装阀门和测压表；当巷道由高向低掘进，与老空积水区平行时，可用长钎子边探边掘，打超前探眼，逐步探放降低水压，消除上部老空水水害；老塘老硐被疏干后的残存积水体，可用长钻杆边探边掘，探3m，掘进1m。

1.2探放水工程设计的编制内容

探放水地区的积水范围、积水量和水压，并规定探水线；探放水地区的地质及水文地质情况；探水巷道的布置、断面规格、支护形式、坡度和施工工序；说明探水钻孔的超前距；说明探水钻孔布置原则、个数、方向、倾角和孔径；提出符合《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》的技术和安全措施；附必备图纸，包括探放水工程平面布置图、相应的地质或水文地质平剖面图。已回采的老空区、水窝等临时性工程，设计图纸上要详细标出。探放老空水设计，应分析老空区开采时顶板出水情况、开采结束时间、生产用水排放情况、采空区底板标高、周围采区或采面对老空水的影响情况等，由此判断老空水最高积水标高，圈出积水范围，计算积水量，并预计各放水孔的最大放水量。探放灰岩水、断层水、陷落柱以及对封闭不良钻孔的处理，按有关规程和条例执行。沿煤巷道原则上不得探高压充水断层，如确实需要，可先建防水墙，预埋套管，由墙外向里进行探放水。

孔口管长度设计：放高压强含水层、陷落柱、高压充水断层或探放老空水头超过10m以上时，孔口管长度要符合《煤矿防治水规定》中的相关要求，孔口管安装要采用管内压水泥浆或化学浆等方法，然后做孔口管耐压试验。探放老空水头高度在4m以内时，孔口管安装可采用裸管打入加固或缠布打入等方法。老空水头在4~10m之间时，孔口管安装方法视煤柱大小、煤壁完整情况和水压情况而定。

煤柱宽度大于4m时，探放老空水需埋设孔口管，孔口管长度应不小于煤柱宽度的1/2。

2探放老空水

2.1探放水工程设计内容

1)探放水巷道推进的工作面及周边水文地质条件，如采空区积水范围、积水量、水头（水压）的确切高度、正常涌水量、老空与上下采空区、相邻蓄水区、地表水、建筑物与断层构造的关系等，以及蓄水区与其他含水层的水力连接程度。

2)探放水巷道的开拓方向、施工顺序、规范及支护形式。

3)探放水钻孔组数、个数、方向、角度、深度、施工技术要求和采用的超前距离与侧距。

4)探放水施工与掘进工作的安全规定。

5)受水威胁区信号连接和回避路线的确定。

6)通风措施和瓦斯检测制度。

7)设计防水和排水设施，如闸门、闸墙等，并具体布置排水系统和能力，如水仓、水泵、管道和沟渠等。

8)水情及避灾联系汇报制度和灾害处理措施。

9)附采空区位置、积水区与现有矿区的关系图、探放水孔布置的平面图和剖面图等。

2.2探放老空水的原则

探放老空水除要遵循上述探放水原则外，还要遵循下述探放老空水的具体原则。

1)积极探放。当老空区不在河沟或重要建筑物下面、老采空区的水排放不会过度加重矿井排水的负担、且积水区下有大量的煤炭资源亟待开采时，这部分积水应予以释放，以此彻底解除水患。

2)先隔离后探放。它与地表水有密切的水力联系，并在雨季可接受大量补充的老空水；老空区的积水量较大，水质较差，为避免负担长期排水成本，对这种积水区应先切断或减少其补给水量，之后再进行探水，若隔断水源有困难无法进行有效的探放，则需留设煤岩柱，并将生产区域分开，直到矿井生产后期再进行处理。

3)先降低压力，之后再探放。在含水量大、水压高的积水区，应先从顶、底板岩层打穿层放水孔，降低水压，之后沿煤层打探水钻孔。

4)先堵后探放。当老空区为强含水层水或其它大小水源水所淹没，出水点有很大的补给量时，通常需先堵塞出水点，之后进行探放水。

3探放断层水

凡遇到以下状况必须探水:①开挖面前方或附近有含水断层，但具体位置不清楚或控制不够严密时。②预测开挖面内或附近存在断层，但断层位置和水含量不清楚，可能出现突水。③开挖面底板的隔水层厚度和实际承受的水压处于临界状态(即为安全隔水层厚度与安全水压的临界值)，在掘进工作面前方及工作面影响范围内，是否存在断层状况不清楚，很可能发生突水现象。④断层已为巷道显露或穿过，没有水出来的迹象。但因防水层厚度和实际水压接近临界状态，在采动影响下可能会造成突水。必须查明其深层是否与强含水层相连，是否与底板含水层的高度有关。⑤井巷工程靠近或计划通过的断层浅部不含(导)水，但在深部可能发生突水时。⑥根据巷道工程和自设断层防水煤柱等的特殊要求，必须探明断层时。⑦采掘工作面距已知含水断层60m时。⑧当地下开挖地表接近100米含水断层时。⑨矿区小断层缩短煤层与强含水层的距离时。⑩在结构未知区域，含水层的水压大于2～3MPa时。

4探放水重点问题说明

4.1当积水量大、水压高时，应采用深孔分层段进行不同阶段的卸压和长距离放水。

4.2每次探放水，必须将限放套管的安装，安全撤离的通道出口，危险场所人员和设备的疏散作为一个整体来安排。

4.3老窑有积水，探水时必须有足够的辅助距离，并在有效掩护下进行。

4.4近距离探放水问题。（1）首先要考虑透水症状的显著程度，确定水体的距离和压力。（2）充分考虑岩煤性松软、裂隙、褶皱、承压及节理发育情况。（3）掘进空巷积水和采空积水区时，围岩存在压力破碎带，所选择的侧向间距和超前间距应满足规范要求。（4）水压、水量的估算及预防的对策科学严密，措施周到。（5）记录好每次探放水从发现征兆到探水、放水的全过程。（6）积水放净后，掘进时每班仍应观察透水征兆，并依据实际状况采取相应的措施。（7）套管应为厚壁钢管，法兰盘与档板焊接必须严密牢固。

结语：

矿井水害是煤矿常见的灾害之一，会导致煤矿井巷与设备被水淹没，煤矿工作人员受到安全威胁，从而导致煤矿生产周期受到严重影响，降低其产量，使煤矿矿产资源开发受到限制，甚至会导致矿井的使用年限减少。因此，对煤矿井下探放水技术进行研究，并制定合理科学的探放水计划，对降低煤矿水害事故发生率有着重大的意义。

参考文献：

[1]赵明.浅谈煤矿井下探放水的现场施工[J].科学与财富,2015(05).

[2]赵世英.浅谈煤矿井下探放水的现场施工[J].科学技术创新,2014(22).