南立超，田方正

（河南省地球物理空間信息研究院，河南 鄭州 450000）

1 概 況

我國煤礦眾多，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，防治水工作難度較大。在煤礦的突水分類中，老空水占據(jù)了主要的地位，嚴(yán)重威脅著煤礦的安全生產(chǎn)，因此在礦井的實(shí)際生產(chǎn)過程中，防治老空水是重點(diǎn)任務(wù)之一。防治老空水的主要技術(shù)手段是物探和鉆探，但物探很多時(shí)候具有多解性，需要施工大量的鉆孔，還需要一定的疏放時(shí)間，可能造成礦井采掘接替失衡。本文以平煤十二礦的近距離煤層群為背景，前期在開采工作面時(shí)在工作面的最低點(diǎn)施工鉆孔，預(yù)埋鋼套管，實(shí)現(xiàn)了對采空區(qū)積水的監(jiān)測和有效疏放。

平煤十二礦己16-17-31030 工作面位于礦井的三水平東翼，所屬采區(qū)為三水平采區(qū)，主采煤層為己16-17 煤層，工作面走向可采長度為921 m，傾向長度為180.5 m，采用走向長壁后退式綜合機(jī)械化采煤方法，全部垮落法控制頂板。己16-17-31030 工作面所開采的己16-17 煤層總體賦存穩(wěn)定，傾角2°～10°，平均傾角4°，厚度為0.6～2.7 m，平均厚度為1.8 m，己16-17-31030 工作面開采范圍內(nèi)煤層頂板標(biāo)高為-759.9—-796.8 m，對應(yīng)地表位置為五節(jié)山東北部，地表為山地南高北低，無建筑物，地面標(biāo)高+230—+320 m，煤層埋藏深度為989～1 096 m。己16-17-31030 工作面煤層主要為原生結(jié)構(gòu)煤，賦存穩(wěn)定，可采系數(shù)為1.00，變異系數(shù)為11%，不含夾矸，煤層中水分（Mt） 含量為4.09%，灰分（Ad） 含量為13.20%，揮發(fā)分（Vdaf） 含量為26.67%，發(fā)熱量為28.55 MJ/kg，固定碳（FC） 含量為56.04%，硫（St） 含量為0.31%，煤層工業(yè)分類屬于1/3 焦煤。

己16-17-31030 工作面煤層頂?shù)装鍘r層分布情況如圖1 所示。

圖1 31030 工作面煤層頂、底板巖層分布示意圖Fig.1 Strata distribution of coal seam roof and floor in No.31030 Face

己16-17-31030 工作面東鄰平煤十二礦井田邊界；西鄰三水平四條下山；南鄰未開采的己16-17-31010 采煤工作面；北鄰己16-17-31050 工作面采空區(qū)。工作面上覆己15-31030 采空區(qū)與己15-31050 采空區(qū)，己16-17-31050 工作面低洼地段的采空區(qū)積水和上覆己15-31030、己15-31050 采空區(qū)積水將會對己16-17-31030 工作面煤層開采產(chǎn)生影響，因此需要采取有效的措施疏放采空區(qū)積水，保證工作面的安全生產(chǎn)。

2 老空水疏放技術(shù)研究

老空水突水是威脅平煤十二礦的主要水害之一，考慮到己16-17 煤層為近水平煤層，己15 煤層高于己16-17 煤層，己15 煤層與己16-17 煤層之間的最大間距為0.8 m，即己 16-17 煤層位于己 15 煤層的底板破壞帶范圍內(nèi)，兩者之間具有很好的連通性，又由于己16-17-31050 工作面位于己16-17-31030工作面上方，因此需要疏放干凈己16-17-31050 工作面的老空積水，保證己16-17-31030 工作面的安全回采。

2.1 己16-17-31050 工作面采空區(qū)積水疏放設(shè)計(jì)

為了使己16-17-31050 工作面采空區(qū)形成的積水及時(shí)排除，不影響己16-17-31030 工作面的安全掘進(jìn)和回采，考慮到己16-17-31050 工作面煤層底板中存在瓦斯抽采巷，與己16-17 煤層間距為25 m，因此設(shè)計(jì)在底板瓦斯抽采巷中適當(dāng)位置布置鉆場，向己16-17-31050 工作面最低點(diǎn)處施工鉆孔，作為疏放水鉆孔， 疏放己16-17-31050 工作面和頂板己15-31030、己15-31050 工作面采空區(qū)積水。

具體做法為在瓦斯抽采巷通尺323 m 處布置鉆場，向己16-17-31050 工作面進(jìn)風(fēng)順槽通尺346 m 處排水陣地（工作面標(biāo)高最低點(diǎn)） 施工疏放水鉆孔。為了保證施工后的鉆孔能夠正常使用，確保疏放效果，共計(jì)施工了2 個(gè)，具體鉆孔參數(shù)見表1，鉆孔如圖2 所示。

表1 疏放水鉆孔參數(shù)詳情Table 1 Details of drainage drilling holes parameters

圖2 疏放水鉆孔示意Fig.2 Schematic of drainage drilling holes

鉆孔施工過程中，首先使用直徑為113 mm 的鉆頭開孔， 進(jìn)行鉆進(jìn)， 待鉆孔施工至與己16-17-31050 工作面進(jìn)風(fēng)順槽通尺346 m 處排水陣地貫通時(shí)，自瓦斯抽采巷向上下套管，并且在套管最底端1 m 范圍內(nèi)用編織袋等軟性材料纏緊，用鉆機(jī)頂入鉆孔中，然后在己16-17-31050 工作面進(jìn)風(fēng)順槽通尺346 m 處排水陣地用漏斗向套管壁的縫隙中灌入用標(biāo)號為P.O 42.5 的普通硅酸鹽水泥制成的比重為1.35 的純水泥漿，待套管縫隙填滿，瓦斯抽采巷的鉆孔口有水泥漿滲出后，停止灌漿，等待將夜凝固，然后在瓦斯抽采巷的套管口裝上控制疏放水的孔口裝置和測壓裝置，如圖3 和圖4 所示。然后在己16-17-31050 工作面進(jìn)風(fēng)順槽通尺346 m 處排水陣地的套管口上部安裝上T 字形過濾裝置，套管口外圍打木垛，保護(hù)己16-17-31050 工作面進(jìn)風(fēng)順槽通尺346 m 處排水陣地的套管口不被堵死，老空水能夠順利進(jìn)行疏放。

圖3 孔口裝置示意Fig.3 Schematic of orifice device

圖4 孔口測壓裝置示意Fig.4 Schematic of orifice pressure measuring device

2.2 疏放效果分析

通過在己16-17-31050 工作面底板瓦斯抽采巷中向己16-17-31050 工作面進(jìn)風(fēng)順槽通尺346 m 處排水陣地施工頂板鉆孔，并對孔口裝置進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了對己16-17-31050 工作面和頂板己15-31030、己15-31050 工作面采空區(qū)積水的有效疏放，共計(jì)疏放出老空區(qū)積水56 853 m3。在己16-17-31030 工作面回風(fēng)巷掘進(jìn)期間揭露了該埋管引水鉆場，現(xiàn)場顯示鉆場內(nèi)木垛和孔口管口T 字形過濾裝置均處于完整的正常狀態(tài)，仍然可以將水引至己16-17-31050 工作面底板瓦斯抽采巷，實(shí)現(xiàn)了己16-17-31030 工作面回風(fēng)順槽的安全掘進(jìn)。

3 結(jié) 語

此次在平煤十二礦己16-17-31050 工作面底板瓦斯抽采巷向工作面最低點(diǎn)施工鉆孔，進(jìn)行預(yù)埋管引水，共計(jì)疏放出老空區(qū)積水56 853 m3，消除了己16-17-31030 工作面回風(fēng)巷掘進(jìn)期間的老空水威脅，實(shí)現(xiàn)了己16-17-31050 工作面回采結(jié)束后形成的采空區(qū)積水有效疏放，保證了相鄰的了己16-17-31030 工作面回風(fēng)巷的安全掘進(jìn)。