王 維

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)麥捷煤業(yè)，山西 晉中 045400）

0 引言

防治水工作是礦井建設(shè)期間的一項(xiàng)重要工作，尤其是針對(duì)資源兼并重組礦井而言，其被整合的各個(gè)礦井開采時(shí)間長、水文地質(zhì)資料匱缺、采空區(qū)積水區(qū)情況復(fù)雜，在2010年3月份，王家?guī)X煤礦因小窯老空區(qū)積水發(fā)生透水事故，事故造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡，帶了巨大的負(fù)面影。因此，針對(duì)礦井建設(shè)期間采空區(qū)積水必須制定與之相適應(yīng)的探放水方案，才可以保證礦井正常安全建設(shè)。

1 礦井基本情況

麥捷煤業(yè)為資源兼并重組礦井，井田位于壽陽縣城北解愁鄉(xiāng)榮家溝村東，批準(zhǔn)開采3～15下號(hào)煤層，開采標(biāo)高自1 279.95~719.94 m，生產(chǎn)規(guī)模0.90 Mt/a，2016年核定生產(chǎn)能力為1.50 Mt/a，礦區(qū)面積8.023 6 km2。礦井采用斜-立井混合開拓，共布置有主斜井（原主斜井）、副立井（新掘）、進(jìn)風(fēng)斜井（原副斜井）、管道立井（原回風(fēng)立井）、回風(fēng)立井（新掘）等5個(gè)井筒。礦井水文地質(zhì)類型劃分為中等，屬高瓦斯礦井。

礦井可采煤層有8、9、12、15號(hào)煤層，全井田劃分為2個(gè)水平，輔助水平開采8號(hào)、9號(hào)煤層，主水平開采15號(hào)煤層。主水平標(biāo)高+1 045m，輔助水平標(biāo)高+1 090m。由于新?lián)Q發(fā)采礦許可證要求暫不得開采12號(hào)煤層，故待12號(hào)煤層批準(zhǔn)開采后，利用主水平開采12號(hào)煤層。礦井通風(fēng)方式為中央分列式，主斜井、副立井、進(jìn)風(fēng)斜井、管道立井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)立井回風(fēng)。

礦井正常涌水量為40 m3/h，最大涌水量記錄為70 m3/h。副斜井底水倉為中央水倉，水倉容積500 m3，水泵房設(shè)110 kW的MD85-45×6型耐磨多級(jí)離心泵3臺(tái)，1用1備1檢修，由2趟4寸排水管排至礦井水處理站，管路排水能力為85 m3/h，沿副斜井敷設(shè)長550 m。主斜井底水倉為副水倉，水倉容積550 m3，水泵房設(shè)110 kW的MD85-45×6型耐磨多級(jí)離心泵3臺(tái)，1用1備1檢修，由1趟4寸排水管排至礦井水處理站，管路排水能力為85 m3/h，沿主斜井敷設(shè)。副立井井底布置主排水泵房及水倉，水倉容積3 500 m3，排水設(shè)備選用110 kW的MD85-45×6型耐磨多級(jí)離心泵3臺(tái)，1用1備1檢修；由2趟4寸排水管沿副立井井筒敷設(shè)至礦井水處理站。表1所示為礦建水倉、水泵及排水管路配備情況。

表1 麥捷礦水倉、水泵及排水管路配備情況表

2 采空區(qū)積水情況

麥捷煤業(yè)新建副斜井井底車場(chǎng)形成后，通過高密度電法勘探發(fā)現(xiàn)該處上部存在15號(hào)煤采空積水較強(qiáng)區(qū),為解除井底車場(chǎng)上部15號(hào)煤層老空積水及隱患，需進(jìn)行鉆探疏放該處15號(hào)煤層老空積水工程。15號(hào)煤采空積水較強(qiáng)區(qū)位于井田邊界西北角,東部與150108、150110工作面采空區(qū)相鄰。

石炭系太原組巖性主要由灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、灰白色砂巖，由3～5層石灰?guī)r及12層煤組成。本組砂巖為灰白-深灰色巖屑石英砂巖，成分以石英為主。本組含煤12層，其中8、9號(hào)煤層井田南部煤層穩(wěn)定可采，8號(hào)煤平均厚度為1.71 m，9號(hào)煤平均厚度為1.44 m。本組與下伏地層呈整合接觸。根據(jù)現(xiàn)有資料顯示，瞬變電磁勘探為中等富水區(qū)。地質(zhì)綜合柱狀圖顯示15號(hào)煤頂距8號(hào)煤底間距約80～90 m左右。二疊系山西組8、9號(hào)煤層開采范圍與8、9號(hào)煤層大小基本一致。由于8、9號(hào)煤層在該處沒有穩(wěn)定可采和距離巷道約111～121 m左右，而15號(hào)煤層在該處穩(wěn)定可采和距離巷道約21～41 m左右，預(yù)計(jì)水壓約1 MPa，則該處巷道主要受15號(hào)煤采空區(qū)積水威脅。預(yù)計(jì)巷道上部15號(hào)煤采空積水較強(qiáng)區(qū)積水面積為18 864 m2，積水量3 408 m3，如圖1所示。

圖1 15號(hào)煤采空積水較強(qiáng)區(qū)示意圖

由于15號(hào)煤層在回采后對(duì)煤層底板的破壞及與巷道之間隔水層厚度相對(duì)較薄，則15號(hào)煤采空積水將對(duì)下部的巷道不同程度帶來水患威脅，因此積極有效進(jìn)行探放上覆15號(hào)煤層老空積水進(jìn)行探放水工作是非常必要的。

3 探放水工程設(shè)計(jì)

由于15號(hào)煤層采空積水較強(qiáng)區(qū)臨近的150110已采工作面切眼處測(cè)量數(shù)據(jù)顯示煤層向北傾斜、順槽顯示煤層向南傾斜，位于150110已采工作面南部的150112已采工作面煤層向南傾斜，因此，15號(hào)煤采空積水較強(qiáng)區(qū)的東南部有可能比其它部分相對(duì)要高。

另外，因?yàn)?5號(hào)煤采空積水較強(qiáng)區(qū)沒有15號(hào)煤層底板等高線，且最近的150110已采工作面煤層底板高度出現(xiàn)異常，因此，結(jié)合臨近的工作面煤層底板標(biāo)高和井檢1鉆孔資料，巷道與15號(hào)煤層底板厚度為32 m；鉆孔終孔位置以過15號(hào)煤采空區(qū)后延伸至15號(hào)煤采空區(qū)法線方向10 m為終孔位置（該采空區(qū)依據(jù)相鄰工作面的煤層厚度在1.8 m左右，以煤層厚度1.8 m計(jì)算得垮落帶高度在10 m左右）。

如果15號(hào)煤采空積水較強(qiáng)區(qū)鉆探后沒水，需要驗(yàn)證高密度電法勘探報(bào)告的結(jié)果，有必要時(shí)增加1~3個(gè)鉆孔探測(cè)8、9號(hào)煤層采空區(qū)。

3.1 鉆機(jī)參數(shù)

打鉆選用型號(hào)為ZYW-4000型全液壓型架柱式鉆機(jī)，鉆機(jī)功率為55 kW，鉆桿φ73 mm×1.5 m，鉆頭為φ75 mm的三翼合金鋼鉆頭。

3.2 鉆孔位置及鉆孔參數(shù)

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》以及相關(guān)的探放水規(guī)定，本次探放水工程設(shè)計(jì)，共布置2個(gè)地點(diǎn)，探放水鉆孔9個(gè)，探水地點(diǎn)布置在主水倉內(nèi)，鉆探總工程量預(yù)計(jì)808 m。第1鉆場(chǎng)位于主水倉中間，設(shè)計(jì)5個(gè)探放孔；第2鉆場(chǎng)位于主水倉北部轉(zhuǎn)彎向南10 m處，設(shè)計(jì)4個(gè)探放孔。表2所示為15號(hào)煤采空積水較強(qiáng)區(qū)探放水鉆孔參數(shù)統(tǒng)計(jì)情況。

表2 15號(hào)煤采空積水較強(qiáng)區(qū)探放水鉆孔參數(shù)統(tǒng)計(jì)情況

圖2 所示為15號(hào)煤采空積水較強(qiáng)區(qū)探放水鉆孔布置平面示意圖。

圖2 15號(hào)煤采空積水較強(qiáng)區(qū)探放水鉆孔布置平面示意圖

3.3 孔口裝置及鉆孔要求

探放水鉆孔開孔孔徑為Φ94 mm，鉆進(jìn)11m，隨下入Φ89 mm，套管10 m，然后用水泥將孔口管固定好或用聚氨酯化學(xué)固管，再用水泥封孔，注漿壓力不小于3 MPa，穩(wěn)壓時(shí)間30 min以上，待凝固24 h后進(jìn)行掃孔試壓，試壓壓力要大于3 MPa,或聚氨酯固管2 h后，確認(rèn)孔口及周圍沒有漏水現(xiàn)象，試壓壓力大于3 MPa，然后孔口安裝高壓閥門（25 MPa）及孔口防噴裝置，更換為Ф75 mm的無芯鉆頭鉆進(jìn)至終孔位置。施工中如遇構(gòu)造等因素，孔徑視實(shí)際情況而變化。探放水鉆孔孔口裝置示意圖見圖3。

3.4 排水設(shè)備

預(yù)計(jì)單孔最大放水量約為20 m3/h，因此要安裝排水量大于30 m3/h的水泵2臺(tái)，1備1用（55 kW臥泵）及4寸排水管2趟，可滿足排水要求。在鉆孔施工過程中，根據(jù)施工鉆孔的涌水量情況，及時(shí)調(diào)整水泵。

排水路線為：放水孔→主水倉→井底車場(chǎng)→地面。

4 結(jié) 論

針對(duì)麥捷煤業(yè)15號(hào)煤采空積水較強(qiáng)區(qū)情況，嚴(yán)格按照上述探放水方案進(jìn)行作業(yè)后，累計(jì)排水量約3 500 m3，各探放水鉆孔均無積水涌出情況，整個(gè)探放水期間未發(fā)生透水事故，充分保證了現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)的安全性以及礦井建設(shè)的工期，為今后礦井大巷開掘施工創(chuàng)造了安全前提，對(duì)礦井大巷施工的防治水工作提供了借鑒作用。