摘 要:文章闡述了利民煤礦探放井田邊界老空水所采取的技術(shù)措施,介紹了探放水過程中所采用新技術(shù)、新設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)及取得的經(jīng)濟(jì)效益,為同類條件下煤礦探放水工作提供了很好的借鑒經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞:老空水;新技術(shù);探水設(shè)計
1 探放水工程概述
內(nèi)蒙古利民煤焦有限責(zé)任公司煤礦(下簡稱利民煤礦)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市鄂托克旗境內(nèi),主采山西組9煤和太原組16煤。按照采掘計劃,本年度擬掘進(jìn)09115工作面。該工作面位于井田北部邊界,與多個小煤窯相鄰。周邊小煤窯與利民煤礦同采9煤,現(xiàn)已全部關(guān)閉,由于小煤礦開采時間較長,又缺乏準(zhǔn)確詳細(xì)的測量資料,停產(chǎn)后采空區(qū)可能存有大量積水。根據(jù)以往地面電法勘探資料,09115工作面周邊存在異常富水區(qū)域。為防止老空突水,需對該工作面富水異常區(qū)進(jìn)行探放。為此,利民煤礦對09115工作面回風(fēng)順槽外小窯老空水編制了探放水設(shè)計,并投入了先進(jìn)的技術(shù)手段和裝備進(jìn)行探水施工,最終取得了較滿意的成果,解除了邊界外老空水對工作面開采的威脅。
圖1 利民煤礦9煤瞬變電磁勘探成果圖
2 探放水設(shè)計
本次施工采用ZDY6000LD長距離定向鉆機(jī),根據(jù)鉆機(jī)特性設(shè)計在回風(fēng)順槽內(nèi)布設(shè)2個探水點(diǎn),1#探水點(diǎn)布置在現(xiàn)09115回風(fēng)順槽平巷內(nèi)50m處;2#探水點(diǎn)布置在新09115回風(fēng)順槽內(nèi)630m處。每個探水鉆場布置3個走向長鉆孔,分別為1#、2#和2-1#,單個鉆孔長度750m,鉆孔布設(shè)見圖。
1#孔布置在距現(xiàn)順槽左幫20m處,2#孔主孔布置距順槽左幫70m,2-1#分支孔布置在順槽左幫55m。為不影響回風(fēng)順槽掘進(jìn),探放水鉆孔孔需單獨(dú)施工鉆窩。為保證探放水垂向上無盲區(qū),2#孔及2-1#孔分別沿煤層底、頂板布設(shè),距煤層底、頂板間距為0.5m。1#、2#探水孔施工完畢后,在距開孔約660m處開始以25°角導(dǎo)斜鉆至相交,以確保探放區(qū)域內(nèi)無盲區(qū)。
1#探水點(diǎn)施工完畢后,確保無老窯水威脅后,掘進(jìn)施工至630m處,再布設(shè)2#探水點(diǎn)進(jìn)行探水工作。2#探水點(diǎn)探放至09115工作面切眼,探水方案與1#探水點(diǎn)相同。
經(jīng)探放得出利民煤礦09115工作面回風(fēng)順槽向北70m范圍內(nèi)無老空,礦井邊界防水煤柱也由原來的70m降為50m,增加了工作面可采量,避免了資源浪費(fèi)。
3 此次探放水工程的創(chuàng)新點(diǎn)
3.1 孔口管材質(zhì)的選取
按照《煤礦防治水規(guī)定》要求,在水壓位于1-2MPa時,孔口管的長度為10m。以往煤礦的探放水工作均選用無縫鋼管,材料笨重,價位高,且探水工程結(jié)束后必須將其拔出后才能夠進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)。為了解決常規(guī)孔口管的弊端,利民煤礦專門定做了一批PVC材質(zhì)的孔口管。與鋼制管材相比,PVC材質(zhì)的孔口管既能達(dá)到設(shè)計壓力的要求,又具有輕便、價格低的優(yōu)點(diǎn)。尤其重要的是探水結(jié)束后,遺留的孔口管不影響綜掘機(jī)作業(yè),為巷道掘進(jìn)節(jié)省了時間。
3.2 探水設(shè)備的配備
本次探放水鉆機(jī)選用型號為ZDY6000LD長距離定向鉆機(jī)。該鉆機(jī)具有自行式、低鉆速、大轉(zhuǎn)矩、鉆探距離長的特點(diǎn),且該鉆機(jī)可采用孔底動力機(jī)具鉆進(jìn)定向孔。探放水鉆孔施工過程中可利用該鉆機(jī)特點(diǎn)施工長距離鉆孔,還可在鉆探工程中通過調(diào)節(jié)鉆孔軌跡使得不同探放水孔相交使得探放水區(qū)域內(nèi)無盲區(qū)。相比傳統(tǒng)的短鉆孔扇形布置方式避免了頻繁開孔,減少了工程量,提高了安全性。
3.3 綜合技術(shù)的應(yīng)用
此次探水工程采用了物探、鉆探、化探等綜合探查手段,取得了很好的成果。物探探查出富水異常區(qū)為探放水鉆探施工提供了靶區(qū),化探為出水水源判定提供了依據(jù)。
4 新技術(shù)、設(shè)備的運(yùn)用的效果
4.1 減少了工期
普通鉆機(jī)施工時只能夠鉆進(jìn)直孔,若前方煤層賦存條件變化大,鉆頭就會進(jìn)入煤層頂、底板達(dá)不到設(shè)計要求而需重新開鉆孔,增加施工時間、材料費(fèi)及人工費(fèi)。而定向鉆機(jī)鉆頭進(jìn)入煤層頂、底板時,可以進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)鉆孔角度,保證鉆孔可以始終設(shè)計要求鉆進(jìn)。
若采用普通鉆機(jī)施工,09115回風(fēng)順槽平巷段需施工鉆場27個,每個鉆場約需6天,全部施工完畢共需施工162天(不包括遇到異常情況時需要增加施工時間)。而使用長距離定向鉆機(jī),預(yù)計施工工期40天,可以節(jié)省鉆探時間120天。
4.2 節(jié)省材料、人工費(fèi),創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益
使用普通鉆機(jī),09115工作面回風(fēng)順槽內(nèi)需設(shè)立27個鉆場,施工鉆孔99個,需要止水套管99根,注漿水泥27噸,合計材料費(fèi)約9萬元(不包括重新開孔和注漿的材料費(fèi))。而使用長距離定向鉆機(jī),開孔只需要施工2個鉆場,使用4根止水套管,大大節(jié)省了探放水所需材料費(fèi),同時也減少施工鉆孔人工費(fèi)用21.6萬元,創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
4.3 避免探放水盲區(qū),增強(qiáng)了安全可靠性
按《煤礦防治水規(guī)定》,探放老空水鉆孔終孔位置需滿足平距3m的要求,用普通鉆機(jī)能力很難達(dá)到此要求,且因老窯內(nèi)的巷道布置極不規(guī)則,用普通鉆機(jī)施工難免遺留盲區(qū)。而采用定向鉆機(jī)施工可改變鉆孔軌跡,將探水鉆孔在巷道外布置成封閉四邊形,使得探放區(qū)域不存在探放水盲區(qū),大大增強(qiáng)了探放水可靠性。
5 結(jié)束語
5.1 利民煤礦探放水工程運(yùn)用了物探手段圈定了09115工作面回風(fēng)順槽周圍及井田外老空區(qū)內(nèi)的積水范圍,采用國內(nèi)先進(jìn)ZDY6000LD長距離定向鉆機(jī)進(jìn)行探水施工提高了施工進(jìn)度,確保了探放水可靠性。
5.2 通過探放水工程施工,查明了09115工作面回風(fēng)順槽外70m范圍內(nèi)無老空,為邊界放水煤柱留設(shè)提供了依據(jù),原來的70m降為50m,增加了工作面可采量,避免了資源浪費(fèi)。
5.3 本次使用新工藝、新設(shè)備材料進(jìn)行探放水,相對以往探放方法節(jié)省施工時間120天,同時大大節(jié)省了材料費(fèi)和人工費(fèi)。本次探放水取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,也為同類條件下老空水探放提供了很好的借鑒經(jīng)驗。
參考文獻(xiàn)
[1]煤礦防治水規(guī)定[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2009.
[2]煤礦防治水綜合技術(shù)手冊[M].長春:吉林音像出版社,2003.
作者簡介:樊海軍(1982-),男,助理工程師,內(nèi)蒙古烏海人,畢業(yè)于華北科技學(xué)院,現(xiàn)主要從事礦井防治水、地質(zhì)勘探工作。