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        榆樹泉煤礦1013工作面探放頂板砂巖水鉆孔技術(shù)分析

        2015-11-04 00:06:57張偉軍庫車縣科興煤炭實業(yè)有限責任公司新疆庫車842000
        山東工業(yè)技術(shù) 2015年21期
        關(guān)鍵詞:火燒榆樹富水

        張偉軍(庫車縣科興煤炭實業(yè)有限責任公司,新疆 庫車 842000)

        榆樹泉煤礦1013工作面探放頂板砂巖水鉆孔技術(shù)分析

        張偉軍
        (庫車縣科興煤炭實業(yè)有限責任公司,新疆 庫車 842000)

        探放水作業(yè)在煤礦生產(chǎn)中有著重要的地位和作用,文章闡述了工作面探放水鉆孔作業(yè)的原則,介紹了榆樹泉煤礦及1013工作面的概況,以及探放水方案的設(shè)計和細節(jié),并對實施效果進行了分析評價。

        工作面;探放水;鉆孔作業(yè);效果分析

        1 工作面探放水鉆孔作業(yè)概述

        煤礦的探放水管理工作,以“預(yù)測預(yù)報,掘采必探,先探后掘,先探后采”為指導(dǎo)原則,從而對水害事故進行有效的遏制。采掘工作面在進行探放水設(shè)計時,應(yīng)嚴格執(zhí)行相關(guān)的標準規(guī)范,充分考慮防、堵、疏、排、截等方面的需求。在實施探放水工作前,應(yīng)對工作面區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)資料、水源水壓等情況進行充分的調(diào)研,確定鉆孔的準確位置、數(shù)量、分布及長度角度,并進行有害氣體檢測。清理巷道、挖好排水溝,在探水點附近對支護設(shè)施進行加固,對探水設(shè)備進行檢修,制定探水時的安全退路并確保暢通。鉆孔作業(yè)前準備關(guān)注應(yīng)充分具體,在打鉆過程中關(guān)注鉆孔中水壓水量等變化情況,防止機械傷人事故的發(fā)生。制定切實可行的應(yīng)急預(yù)案,將可能發(fā)生的事故損失降到最低[1]。

        2 榆樹泉煤礦及1013工作面概況

        榆樹泉煤礦境界包括原榆樹溝、原榆樹泉、榆樹峰三個礦井及空白區(qū),整合后的井田走向長約6.79km,傾斜寬1.79~2.61km,面積12.2679km2,整合技改后的礦井生產(chǎn)能力為90 t/a。井田總體為一寬緩的向斜構(gòu)造(捷斯德里克向斜),向斜軸近東西向展布,向西逐漸蹺起,向東逐漸傾伏。井田內(nèi)出露的地層由老至新有上三疊統(tǒng)黃山街組、下侏羅統(tǒng)塔里奇克組、阿合組和第四系。煤層火燒區(qū)分布廣泛,受煤層火燒垮落、烘烤的影響,裂隙~極發(fā)育,連通性好,深度變化較大,富水性極強,礦井遇火燒區(qū)含水層時,涌水量會驟然增大,是未來煤礦開采的主要水患。

        1013工作面位于礦井井田的西部,范圍包括地面向斜軸部疏干井以南220~240米的區(qū)域,地勢西高東低、起伏較小,海拔高度差為36.5米。大氣降水包括降雨、降雪是首采工作面充水的根本來源,含水層由細砂、中砂、粗砂、礫石等組成,厚度為0~37.02m,礫石成分以火成巖、變質(zhì)巖、石灰?guī)r、砂巖為主。首采區(qū)范圍鉆探揭露第四系松散層厚度較小,沒有揭露第四系潛水含水層。采空區(qū)積水面積為59177.83m2,火燒區(qū)積水總計:347.94萬m3。工作面的下10煤層上部為下5煤層火燒區(qū),火燒區(qū)內(nèi)積水較大。采用鉆孔疏排水的方法進行排水,能夠疏放下5煤層火燒區(qū)積水。

        3 探放水作業(yè)方案

        3.1 總體設(shè)計

        礦區(qū)揭露地層劃分為5個含水層、4個隔水層,而隔水層主要分布于塔里奇克組中段煤層頂板的泥巖、粉砂巖層,層位較為穩(wěn)定。開采的下10煤層首采工作面頂板存在3個含水層,且有斷層和裂隙。采用瞬變電磁法對首采工作面上方110米厚的地層進行賦水性探測,以查明頂板富水區(qū)域,并結(jié)合頂板富水區(qū)域與下5煤層火燒積水聯(lián)通性情況,對工作面頂板富水區(qū)域進行超前探放水鉆孔布置。從而疏干頂板裂隙水,減少工作面老頂垮落后頂板水的突然潰入[2]。

        在工作面南部下10煤層的開采區(qū)域,地面裂隙塌陷的最大影響范圍可達30米,下10煤層距離上部下5煤層火燒區(qū)的平均距離為110m。按照70°的塌陷角計算,下10煤層開采影響到下5煤層的范圍為40米。設(shè)計鉆孔終孔的位置,應(yīng)以跨過塌陷影響線為原則。在+1653m運輸巷位置,對上部火燒區(qū)進行探放水工作,終孔的位置應(yīng)以塌陷影響線為界外推10米[3]。

        3.2 探放水鉆孔布置

        在1013工作面運輸巷、回風巷的適合位置對上部富水區(qū)設(shè)計鉆孔進行探放水工作,采用28個鉆孔的設(shè)計,預(yù)計工程量為3920米。其中,鉆孔平距為70~106m,垂距為90~120m,孔深為114~156.2m,仰角為49~53°,范圍角為65~308°。由于工作面+1653m水平運輸巷的下5煤層火燒區(qū)位置低、易積水,共設(shè)計疏放水鉆孔12個,鉆孔總長度1813m。鉆孔參數(shù)如下,鉆孔平距為84~103m,垂距為110~120m,孔深為138.4~158.1m,仰角為50~54°,范圍角為15~335°。

        在工作面的南部,由于+1720m上部為采空區(qū),形成積水的可能性較大,應(yīng)對積水進行探放。沿+1706m回風順槽,向采空區(qū)方向進行鉆孔疏放水。自切眼開始順煤層施工,以400m為間隔布置鉆孔,每個鉆孔深度為35m,6個鉆孔共計210m。開孔采用Ф146mm鉆頭鉆進,深度為6.5m。下入Ф127mm套管6m,經(jīng)封孔打壓合格后,根據(jù)巖石的完整性,采用Ф108mm鉆頭鉆進15~20m。下入二級套管15~20m,用水泥封孔并打壓合格后,采用Ф73mm鉆頭鉆進。對于水文觀測孔,應(yīng)鉆進至火燒區(qū)底部5~10m見水后,改用Ф50mm鉆頭將火燒區(qū)鉆透。

        4 探放效果分析

        工程實施后,+1653m運輸巷排水系統(tǒng)的排水能力達到8832m3/d,與之前的涌水量4800m3/d,增加了4032m3/d。工程實施后的兩個月內(nèi),地面共計抽排水397946m3,井下共計排水314485m3,井上、下總計排水712431m3。在此期間,火燒區(qū)水位平均下降了3.296m。在整個回采過程中,沒有出現(xiàn)工作面出水的現(xiàn)象,探放水工作取得了良好的效果。對于保障煤礦的安全生產(chǎn),防止突水、透水事故的發(fā)生,起到了積極地作用。避免了不必要的經(jīng)濟損失,為煤礦的發(fā)展贏得了經(jīng)濟效益和社會效益。

        [1]嚴克禮,宋正宇.7113 工作面探放頂板砂巖水鉆孔技術(shù)分析[J].山東煤炭科技,2009(02).

        [2]史先志,嚴克禮.工作面頂板探放水鉆孔效果評價[J].能源技術(shù)與管理,2007(06).

        [3]陳小繩,朱國超.紅柳林煤礦15205工作面探放水技術(shù)應(yīng)用分析[J].煤礦開采,2014(19).

        10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.037

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