淺談建新礦1022工作面過(guò)GFC－018煤層氣鉆孔

劉華明，鄒海泉

（1.江西省能源集團(tuán)公司，江西 南昌330002；2.豐城礦務(wù)局 地測(cè)處，江西 豐城331141）

1 礦井概況

江西煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司建新煤礦，礦井原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.30Mt／a、服務(wù)年限51年，1964年正式移交生產(chǎn)。1980年核定生產(chǎn)能力為0.60Mt／a，2009年核定生產(chǎn)能力為0.81Mt／a。

2 GFC－018鉆孔

1022工作面位于礦井東翼采區(qū)，在該工作面內(nèi)有一中聯(lián)公司施工的GFC－018煤層氣鉆孔，孔口坐標(biāo)為：X＝3126990.487、Y＝39380269.421，Z＝＋25.186，根據(jù)測(cè)斜資料推算出井底最大位移9.97m，位移方位315.6°，井下位于5＃皮帶延伸下山以西64m、1022風(fēng)巷以南24m處。該孔從地表經(jīng)長(zhǎng)興灰?guī)r含水層穿過(guò)B4煤層以下50m終孔，井深725.0m，B4煤層底板標(biāo)高為－652.114m，煤厚3.5m。煤層氣鉆孔揭露長(zhǎng)興灰?guī)r層厚180m、其底部標(biāo)高為－339.8m，長(zhǎng)興灰?guī)r到B4煤層的高差為309.7m（見(jiàn)圖1）。

據(jù)中聯(lián)公司人員介紹GFC－018鉆孔施工到176m時(shí)、向井內(nèi)注40m3／h的施工用水而無(wú)反應(yīng)，注入80m3／h時(shí)井口才見(jiàn)反水（即176m以下有含水溶洞），1022工作面開(kāi)采過(guò)程中預(yù)計(jì)會(huì)拉動(dòng)巖層、產(chǎn)生裂隙使長(zhǎng)興灰?guī)r含水層水經(jīng)鉆孔滲入工作面，工作面回采過(guò)鉆孔時(shí)，應(yīng)引起高度重視，防止水患事故的發(fā)生。

圖1 GFC－018鉆孔與1022工作面關(guān)系圖

3 GFC－001鉆孔的采動(dòng)滲水情況

2009年1月24日建新礦1015綜采工作面推過(guò)GFC－001鉆孔位置（當(dāng)時(shí)切割了鉆孔套管，并掉出200m抽油桿）后，7月18日發(fā)現(xiàn)了工作面老塘來(lái)水，涌水量為25m3／h，后最大增至95m3／h。經(jīng)過(guò)技術(shù)分析為長(zhǎng)興灰?guī)r通過(guò)GFC－001鉆孔導(dǎo)入該礦井采空區(qū)所致。在沒(méi)有施工001＃治水巷直接導(dǎo)通GFC－001煤層氣鉆孔時(shí)，1018工作面順槽、1018順槽底抽巷、1017風(fēng)巷措施巷口初期出水量分別為15m3／h、10m3／h、10m3／h，后期逐漸減小，當(dāng)時(shí)1017風(fēng)巷最大來(lái)水量為54m3／h。

4 GFC－018鉆孔保護(hù)煤柱留設(shè)方案

按照《煤礦防治水規(guī)定》中附錄中留設(shè)防隔水煤巖柱的公式。

式中：L為煤柱留設(shè)的寬度，m；K為安全系數(shù)，一般取2～5；M 為煤層厚度或采高，3.5m；P為水頭壓力，3.63MPa（長(zhǎng)興灰?guī)r水水位取390m）；Kp為煤的抗拉強(qiáng)度，0.2 MPa。

當(dāng)K取5時(shí)，計(jì)算得L＝65m。計(jì)算得018＃鉆孔的防水保護(hù)煤柱為半徑＝65m的圓面積（即走向130m的工作面保護(hù)煤柱）。

當(dāng)K取2時(shí)，計(jì)算得L＝24.8m。即計(jì)算得018＃鉆孔的防水保護(hù)煤柱為半徑＝25m的圓面積（即走向50m的工作面保護(hù)煤柱）。

目前GFC－018煤層氣鉆孔滲水量不清，參考GFC－001煤層氣鉆孔，兩鉆孔相距500m左右，情況相似，不同的是GFC－018鉆孔B4煤層標(biāo)高比GFC－001處低50 m。GFC－001煤層氣鉆孔，在沒(méi)有留設(shè)保護(hù)煤柱和施工001＃治水巷前，直接采過(guò)GFC－001煤層氣鉆孔時(shí)，1018工作面順槽、1018順槽底抽巷、1017風(fēng)巷措施巷口初期出水量分別為15m3／h、10m3／h、10m3／h，最大涌水量為95 m3／h，后期逐漸減小。

考慮一定的保險(xiǎn)系數(shù)，預(yù)測(cè)GFC－018煤層氣鉆孔最大來(lái)水量為150m3／h，同時(shí)按照預(yù)計(jì)5＃采區(qū)巖層頂板有裂隙滴水和生產(chǎn)工作用水最大量20m3／h計(jì)算，5＃采區(qū)最大涌水量約170m3／h。過(guò)鉆孔方案如下：

方案一：按K取最大值5時(shí)，要留設(shè)65m半徑的保護(hù)煤柱，則走向長(zhǎng)留130m煤柱，并需重新開(kāi)切眼布置工作面。

方案二：按K取2時(shí)，留設(shè)25m半徑的保護(hù)煤柱。即工作面在距離風(fēng)巷46m的位置重新施工56m風(fēng)巷，再改46m新切眼，留50m見(jiàn)方的鉆孔保護(hù)煤柱。

方案一比方案二的保險(xiǎn)系數(shù)大，但在最終方案選擇時(shí)，局、礦多次召集相關(guān)技術(shù)人員組成的專(zhuān)家組進(jìn)行比照、論證，最后確定方案二為過(guò)018鉆孔的方案。理由：過(guò)GFC－018鉆孔和過(guò)GFC－001鉆孔的情況相似，只是標(biāo)高低50m，且GFC－001鉆孔，在沒(méi)有留設(shè)保護(hù)煤柱的情況下，出現(xiàn)的最大涌水量也只有95m3／h，由于當(dāng)時(shí)防排水工作未及時(shí)跟上，導(dǎo)致生產(chǎn)出現(xiàn)了暫時(shí)被動(dòng)，后補(bǔ)打一條工作面頂板放水巷，解決了1015綜采工作面鉆孔水的問(wèn)題，從2009年到現(xiàn)在采空區(qū)經(jīng)過(guò)垮落壓實(shí)，滲水通道已經(jīng)堵塞，目前頂板放水巷水量相當(dāng)小，對(duì)礦井無(wú)水患安全影響。綜合上述情況，為確保1022工作面安全過(guò)鉆孔，同時(shí)又要兼顧不對(duì)生產(chǎn)造成較大影響，決定采用方案二。但過(guò)鉆孔前必須編制相應(yīng)的防治水應(yīng)急預(yù)案、完善排水工程及安全技術(shù)措施審批并報(bào)局備案。

5 應(yīng)急防患措施

1）1022順槽排水

（1）在1022順槽增設(shè)一臺(tái)潛水泵及配套的600m Φ150mm管路。

（2）1022工作面一旦來(lái)水從工作面順槽頭開(kāi)始由里向外靠下幫每隔50m挖一排水坑，其規(guī)格為：長(zhǎng)×寬×深＝2m×1.5m×1.5m。

2）施工放水鉆孔

在東進(jìn)風(fēng)延深下山（1026工作面下方）垂直巷道西幫、以＋30°坡角向1026采空區(qū)底板打鉆進(jìn)行放水，孔深50m左右。

3）施工排水孔

1022工作面開(kāi)采中GFC－018鉆孔一旦來(lái)水水必將向低處的1022順槽流，這時(shí)可沿工作面推進(jìn)方向在1022順槽下幫由里向外向1026工作面采空區(qū)施工排水孔，將水引入5＃底板巷水倉(cāng)。

4）完善排水系統(tǒng)

（1）主排水系統(tǒng)各水平水泵房分別各增加一臺(tái)同型號(hào)的檢修泵；對(duì)－600m東大巷排水溝進(jìn)行改造確保過(guò)水能力滿足要求；在水倉(cāng)進(jìn)口處設(shè)置箅子和沉淀池并及時(shí)清理，水倉(cāng)容量和水溝過(guò)水能力均滿足要求。

（2）視來(lái)水和放水情況，考慮1022、1121面順槽是否建立排水系統(tǒng)。

（3）5＃底板巷安裝兩趟Φ150mm排水管路各400m，2臺(tái)150D30×4水泵安裝到位，確保泵排和管排能力隨時(shí)能投入使用。

6 采動(dòng)情況

截止到2015年2月10日止，1022工作面推過(guò)GFC－018鉆孔520m，預(yù)計(jì)3月中旬采完順利結(jié)束收尾工作。通過(guò)采動(dòng)后幾個(gè)月對(duì)周?chē)邢锏烙^察，沒(méi)有滲水痕跡。同時(shí)根據(jù)豐城河西煤田樂(lè)平煤系B4煤層的特點(diǎn)，底板為泥質(zhì)粉砂巖，抗壓強(qiáng)度差，遇水極易底臌，頂?shù)装逍纬梢惑w，能阻隔鉆孔水的通道，較大涌水的可能性不大，對(duì)礦井已不構(gòu)成威脅。

7 效果

縮短了重新開(kāi)切眼的工作面接替時(shí)間，減少了綜采工作面搬家倒面的復(fù)雜環(huán)節(jié)。

通過(guò)2個(gè)方案中煤柱留設(shè)資源量的比較，多采出原煤9萬(wàn)多噸，直接經(jīng)濟(jì)效益6000多萬(wàn)元，提高了煤炭資源回收率。