王梓荃

（潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)公司，山西 長治 047105）

1 工作面概況

潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)公司1207工作面位于井田二采區(qū)西翼，工作面東部、南部為實(shí)煤區(qū)，西部為1208采空區(qū)（2013年回采結(jié)束），北部為采區(qū)大巷。1207工作面走向長度為1200m，傾向長度為190m，工作面標(biāo)高為+503.0m。工作面回采煤層為3#煤層，平均厚度為6.95m，采用傾斜長壁后退式綜合機(jī)械化低位放頂煤一次采全高全部垮落采煤法，截至目前工作面已回采560m。

1207工作面與1208采空區(qū)間隔煤柱寬度為62m，由于二采區(qū)回采面采用的是低位放頂煤回采工藝，工作面回采后采空區(qū)頂板垮落高度達(dá)9.2m，受采空區(qū)頂板垮落影響，工作面上覆地表巖層出現(xiàn)開裂、下陷現(xiàn)象，形成地表涌水通道，導(dǎo)致工作面回采后采空區(qū)內(nèi)存在大量積水，通過對1208采空區(qū)探測發(fā)現(xiàn)，采空區(qū)內(nèi)預(yù)計(jì)積水量達(dá)3975m3，水壓為0.07MPa。

1207工作面在回采至505m處揭露一條正斷層，斷層落差為2.2m，傾角為45°，斷層由1208采空區(qū)側(cè)向回采煤體延伸，受構(gòu)造應(yīng)力及回采應(yīng)力影響，1207工作面與1208采空區(qū)之間保護(hù)煤柱出現(xiàn)局部變形破碎，工作面回采至540m處時1207工作面內(nèi)出現(xiàn)出水現(xiàn)象，出水量為2.8m3/h，預(yù)計(jì)為1208采空區(qū)滲水。為了保證后期工作面安全回采，司馬礦對1208采空區(qū)采取探放水措施。

2 1208采空區(qū)探放水設(shè)計(jì)方案

2.1 探放水鉆場位置選擇

由于1208采空區(qū)與1207工作面位于+776m同一標(biāo)高水平，決定在1207回風(fēng)順槽內(nèi)布置鉆場，共計(jì)布置四個探放水鉆場，分別位于里程牌560m（Ⅰ#）、760m（Ⅱ#）、960m（Ⅲ#）、1120m（Ⅳ#）（停采線位置）處。

2.2 探放水設(shè)備選擇

司馬礦1208采空區(qū)探放水時采用型號為ZYJ-380/210液壓架柱式回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，鉆桿直徑為42mm，長度為1.5m，共計(jì)50根；75mm合金鉆頭，各4個；三翼合金擴(kuò)孔鉆頭直徑為150mm，共計(jì)3個；孔口管直徑為108mm，長度為4m，共計(jì)3根；PKJW型封孔器、壓力表、閥門等。

2.3 鉆孔設(shè)計(jì)

（1）每個鉆場內(nèi)共布置3個放水孔（1#、2#、3#），鉆孔平行布置，鉆孔間距為1.0m，鉆孔布置在1207回風(fēng)順槽底板往上1.0m巷幫處，鉆孔深度為65m，其中1#鉆孔垂直煤壁布置，2#鉆孔與煤壁成3°仰角布置，3#鉆孔與巷幫成8°仰角布置，如圖表1所示。

表1 1208采空區(qū)探放水鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)

（2）探放水鉆孔施工時先施工上部孔，待上部鉆孔放水量不大時再施工中部孔，最后施工下部孔，鉆孔控制水位高度為9.0m，如圖1所示。每個鉆場探水施工完后在其前后50m范圍內(nèi)施工3組檢驗(yàn)孔，每組兩個鉆孔，分別位于底板往上1.0m及1.5m處，檢驗(yàn)鉆孔施工后發(fā)現(xiàn)出水量及水壓未出現(xiàn)衰減時，必須在校驗(yàn)鉆孔附近繼續(xù)布置鉆場施工鉆孔進(jìn)行放水。

圖1 1207回風(fēng)順槽探水鉆孔平、剖面示意圖（mm）

2.4 探水鉆孔封孔工藝

由于1207工作面回采煤層為3#石炭系煤層，煤層裂隙發(fā)育，為了防止放水期間發(fā)生突水事故，司馬礦對傳統(tǒng)水泥砂漿封孔工藝進(jìn)行優(yōu)化，決定采用封孔器、膨脹水泥及聚氨酯聯(lián)合進(jìn)行封孔。

（1）首先導(dǎo)向鉆孔鉆進(jìn)11.5m后停止繼續(xù)鉆進(jìn)，采用直徑為150mm三翼擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，擴(kuò)孔深度為11m，擴(kuò)孔后及時清理孔內(nèi)煤屑并安裝孔口管，孔口管之間采用絲扣進(jìn)行固定連接。

（2）孔口管安裝后采用注漿泵向孔口底部高壓注水膨脹水泥（主要由膨脹劑、固體速凝劑、水以及425#水泥等以1:1:5:5配比混合而成），封孔長度為1.0m。

（3）膨脹水泥對鉆孔底部封孔后及時在鉆孔內(nèi)10m和2.0m處安裝PKJW型封孔器及柔模式封堵囊袋，實(shí)現(xiàn)封孔環(huán)形空間端頭封堵，如圖2所示。

（4）采用高壓注漿泵向封堵環(huán)形空間內(nèi)高壓注射聚氨酯漿液，注漿壓力不得低于2MPa，高壓注漿后必須保證高壓漿液完全深入鉆孔周圍煤壁裂隙內(nèi)，煤體出現(xiàn)漿液滲出時停止注漿。在鉆孔孔口往里1.0m范圍內(nèi)繼續(xù)采用膨脹水泥進(jìn)行封孔。

（5）鉆孔封孔6h后進(jìn)行注水耐壓試驗(yàn)，注水壓力不得低于1.5MPa，連續(xù)穩(wěn)定高壓注水時間不得低于30min，耐壓試驗(yàn)期間孔口管無竄動、煤壁無滲水等現(xiàn)象時確定為封孔有效。

圖2 1207工作面探訪鉆孔聯(lián)合封孔工藝施工平面示意圖

2.5 排水系統(tǒng)

（1）在1207回風(fēng)順槽巷口處施工一個臨時水倉，水倉容積為20m3，在水倉內(nèi)安裝兩臺55kW潛水泵，并通過排水管路與采區(qū)主水倉進(jìn)行連接。

（2）在鉆場下方底板與煤壁處施工一個規(guī)格為長×寬×深=2.0×1.0×0.5m的臨時儲水池，采用直徑為200mm軟管將其與鉆孔法蘭盤連接，儲水池上方采用木板進(jìn)行鋪蓋。

（3）在巷道底板施工一條規(guī)格為寬×深=0.3×0.3m排水溝將儲水池與臨時水倉連接，排水溝施工角度為3°，水溝上方鋪設(shè)水泥蓋板。

3 探放水安全技術(shù)措施

（1）探放水前必須對排水管路及排水設(shè)備進(jìn)行排水試驗(yàn)，及時清理水溝淤泥及雜物。

（2）鉆場附近安裝一部能夠直接通達(dá)地面調(diào)度室的通訊設(shè)備，安裝鉆具前應(yīng)對鉆場頂板及煤壁支護(hù)情況進(jìn)行檢查，并在鉆場前后2m處支設(shè)一排單體支柱，進(jìn)一步加強(qiáng)鉆場頂板穩(wěn)定性。

（3）鉆孔嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工，放水過程中準(zhǔn)確記錄放水量及水壓，初步估算積水區(qū)剩余水量。

（4）由于采空區(qū)內(nèi)含有一定濃度有害氣體，放水期間在鉆場處安裝瓦斯、一氧化碳、二氧化碳監(jiān)測裝置，放水期間嚴(yán)禁鉆場下風(fēng)流行人、行車。

（5）在鉆孔期間出現(xiàn)卡鉆、頂鉆現(xiàn)象時必須立即停止鉆進(jìn)，查明原因處理后方可繼續(xù)鉆進(jìn)。鉆孔時出現(xiàn)瓦斯噴出必須立即停止鉆進(jìn)及時采取瓦斯治理措施，嚴(yán)禁立即拔出鉆桿。

（6）為了防止放水期間巷道保護(hù)煤柱出現(xiàn)破碎、垮落現(xiàn)象，在鉆場前后5m范圍內(nèi)架設(shè)“L”型工字鋼棚，具體施工方法如下：①“L”型鋼棚長邊長度為3.5m（巷道高度），短邊長度為1.5m，兩邊各焊制一個直徑為25mm圓孔；② 架設(shè)鋼棚時首先采用地錨將棚腿與底板固定，鋼棚兩邊采用兩根長度為1.0m，直徑為22mm螺紋鋼錨桿將鋼棚與巷幫及頂板進(jìn)行錨固；③ 鋼棚架設(shè)后在鋼棚與巷幫間隙處填塞水泥背板，確保鋼棚對巷幫起到有效的支護(hù)作用，如圖3所示。

（7）鉆場鉆孔放水結(jié)束后，為防止有害氣體涌出，必須對廢棄鉆孔采用水泥砂漿進(jìn)行封堵。

4 結(jié)束語

潞安集團(tuán)司馬煤業(yè)公司1207工作面回采期間，對鄰近1208采空區(qū)采取合理有效的探放水設(shè)計(jì)及措施，通過對鉆孔放水觀測發(fā)現(xiàn)，每個鉆場1#鉆孔初始放水量為44m3/h，到鉆孔放水結(jié)束時衰減至0.8m3/h，水量衰減率為98%，其它鉆孔為淋水孔甚至為干孔狀態(tài)，四個鉆場共計(jì)放水量3814m3，1207工作面在后期回采期間未出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，通過本次探放水施工消除了1208采空區(qū)水害威脅，取得了理想效果。

圖3 探水鉆場架設(shè)L型鋼棚斷面、平面示意圖（mm）