王國旺

（開灤能源化工股份有限公司 范各莊礦業(yè)分公司，河北 唐山 063000）

1 概 況

我國煤炭資源豐富，但其中原煤總產量的95%來自地下開采。然而我國煤田地質條件十分復雜，據有關資料，在國有重點礦山中，水文地質條件屬于復雜的礦井占27%，屬于簡單的礦井占34%。在大中型礦山中有500多個工作面受水害威脅。其中，華北地區(qū)以老空水、底板奧灰水害為主，受水威脅的煤炭儲量占探明儲量的27%，直接影響到許多礦井的生產接續(xù)和服務年限。范各莊礦始建于1958年，1964年10月正式建成投產，井田位于河北省唐山市古冶區(qū)境內，水文地質類型為復雜型，礦井主要水害威脅為老空積水和奧灰水。

2 老空積水影響

煤層的開采方法和煤層本身的賦存狀態(tài)不同，采、掘工作面均沿煤層底板掘進及回采，受地質構造影響，工作面、巷道起伏不平，采后便在老塘、老巷低洼處形成積水，其積水量受圍巖富水性和老空、老巷起伏程度的制約，積水量、面積大小不等，對相鄰及下伏采掘工程構成水害威脅。而無論是采取探水線停頭探放水或者限壓循環(huán)放水，都嚴重影響生產銜接，為此提出預留泄水孔法超前疏降老空積水。

3 預留泄水孔法應用

3.1 應用條件

預留泄水孔的目的在于超前將老空水沿泄水孔排出采空區(qū)，避免或減少采空區(qū)內形成積水，降低下部或下伏工作面探放水難度，最大限度保障生產銜接。根據自重特性，水往低處流，所以需要工作面采空積水區(qū)下伏或同層下部存在已掘好的巷道，用于泄水和排水。

3.2 技術難點

范各莊礦屬近距離多煤層開采，可采煤層有5、7、8、9和12號煤，鉆進過程往往需要穿多層煤，且透點巷道寬度小，由于煤層較軟，鉆孔易發(fā)生偏斜，無法到達預定位置，鉆孔施工工藝要求精度極高。為此，針對鉆孔孔深大，透點精度高，穿煤鉆進等情況，需要通過精準測量掛線，確定了鉆機立柱位置，按照設計要求抬高鉆機中軸，開孔過程中反復測量校驗鉆孔角度，做到高精度開孔，同時在鉆進過程中帶巖心管鉆進，防止鉆孔偏斜，同時控制鉆進速度，慢鉆細磨，以便達到施工目的，成功完成預留泄水孔。

3.3 應用實例

3.3.1 預留泄水孔法疏減部分老空積水

（1）工作面概述。

3571N工作面位于范各莊礦三水平南五區(qū)域，東部為2573N采空區(qū)(2018年回采完畢)，下伏3501大巷。工作面標高-468.2—-535.7 m，煤層厚度2.50～3.80 m，平均煤層厚度3.21 m，煤層傾角3°～14°，平均傾角8°，走向長760.4 m，傾斜長141.2～175 m。工作面掘進期間局部頂底板出水，水量合計0.02 m3/min，且同層上部2573N采空區(qū)積水經疏放后有動水0.02 m3/min，預計回采過程中受采動影響工作面頂底板出水量會變大且考慮襲奪2573N采空區(qū)動水，老塘跟水至少0.04 m3/min。根據工作面采掘工程平面圖分析，3571N工作面上坡回采，預計采后有采空積水10 4124 m3，最大積水深度49.3 m（圖1）。

圖1 3571 N工作面預計采后積水空間平面Fig.1 The predicted post-mining water accumulation spatial plane in 3571N working face

（2）泄水孔設計。

3571N工作面下伏3501大巷為范各莊礦三水平開拓大巷，大巷內有水溝，能夠自流至井口，符合施工預留泄水孔條件，為此設計在3571N切眼下口向下施工穿巷預留泄水鉆孔，共設計鉆孔1個，鉆孔方位47.8°，鉆孔傾角-58.7°，設計孔深85.9 m，透點寬度5.0 m（圖2），要求全程下φ89 mm套管。

圖2 3571 N預留泄水孔預想剖面Fig.2 Expected profile of reserved drainage hole in 3571Nworking face

（3）實際效果。

3571N工作面實際回采中老塘跟水量0.1 m3/min，由于采面最大落差49.3 m，需要采面下口37 kW排水泵不停工作，才能及時排出，當回采至3571N運道630 m時，老塘跟水沿泄水孔自留至3501大巷，目前泄水孔水量0.3 m3/min，解決了老塘跟水難排問題，同時使得3571N采空區(qū)積水空間僅為7 290 m3，減少了96 834 m3積水（圖3），減少了老空積水范圍，降低了下部工作面探放水難度和排水難題。

圖3 3571 N工作面預留泄水后采空積水空間平面Fig.3 Spatial plane of water accumulation in goaf after reserved drainage in 3571Nworking face

3.3.2 預留泄水孔法疏減全部老空積水

（1）工作面概述。

3X71N工作面位于范各莊礦三水平下山，東部為FO斷層，同層下部為3X73N采空區(qū)（2018年回采完畢），下伏3X采區(qū)通風泄水巷。工作面標高-655.5—-715.5 m，煤層厚度2.70～4.10 m，平均煤層厚度3.6 m，煤層傾角14°～19°，平均傾角16°，走向長635 m，傾斜長94.2～175 m。工作面掘進期間巷道干燥無水。根據工作面采掘工程平面圖分析，3X71N工作面局部上坡回采，預計采后有采空積水14 482 m3，最大積水深度9.09 m（圖4）。

圖4 3X71 N工作面預計采后積水空間平面Fig.4 Expected spatial plane of water accumulation after mining in 3X71Nworking face

（2）泄水孔設計。

3X71N工作面下伏3X采區(qū)通風泄水巷為范各莊礦三下采區(qū)回風大巷，大巷內有水溝，能夠自流至三下采區(qū)泵房，符合施工預留泄水孔條件，為此設計在3X采區(qū)通風泄水巷向上施工穿巷預留泄水鉆孔，共設計鉆孔1個，鉆孔方位99.4°，鉆孔傾角+53.6°，設計孔深102.8 m，透點為3X71運道，寬度5.0 m（圖5），要求φ113 mm開孔下φ108 mm孔口管2 m，再用φ67 mm鉆頭鉆進至終孔。

圖5 3X71 N預留泄水孔預想剖面Fig.5 Expected profile of reserved drainage hole in 3X71Nworking face

（3）實際效果。

3X71N工作面實際回采中無老塘跟水，回采收尾階段，采面生產用水沿預留泄水孔排至3X采區(qū)通風泄水巷，且根據測斜結果，預留泄水孔透點成功鉆至3X71N運道底板，避免了3X71N工作面采后形成積水空間（圖6），解除了其對下伏煤層采掘施工的水害威脅。

圖6 3X71 N工作面預留泄水后采空積水空間平面Fig.6 Spatial plane of water accumulation in goaf after reserved drainage in 3X71Nworking face

4 結 語

通過預留泄水孔法超前疏降老空積水，能夠避免或減少采空區(qū)積水，降低了同層下部和下伏工作面探放水難度，超前疏水，最大限度的保證了生產銜接，為以后同類工作面超前解決采空區(qū)積水工作提供了經驗和指導。