金鳳煤礦探放011804采空區(qū)積水工程實(shí)踐與思考

李哲

摘 要：通過(guò)對(duì)金鳳煤礦011804工作面采空區(qū)老空積水的測(cè)算，劃出積水線的位置，利用巷道標(biāo)高計(jì)算出每次探放老空水的水量，有效的預(yù)防了老空透水事故的發(fā)生，解決了老空水水害影響生產(chǎn)的問(wèn)題，保證了煤礦正常安全生產(chǎn)接續(xù)，同時(shí)，通過(guò)對(duì)探放老空水取得的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，提出利用坑道鉆機(jī)施工鉆眼與合理的方案設(shè)計(jì)相結(jié)合，可作為煤礦探放水工作的重要手段。

關(guān)鍵詞：老空積水；探放水；思考

神華寧煤集團(tuán)金鳳煤礦屬于水文地質(zhì)中等偏復(fù)雜型礦井，隨著礦井向深部開(kāi)采，采空區(qū)面積不斷增大，礦井含水層的原始狀態(tài)也發(fā)生了變化，如何安全、有效的探放老空積水是礦井防治水的一項(xiàng)重要內(nèi)容。金鳳煤礦011806工作面在掘進(jìn)過(guò)程中通過(guò)采用“探、放、排”三結(jié)合的方法進(jìn)行了探放水設(shè)計(jì)及施工，成功排放了一個(gè)177843.07m3的積水區(qū)，有效預(yù)防了采空區(qū)老空透水事故的發(fā)生，確保了巷道安全掘進(jìn)。

1 工作面概況

1.1 011804采空區(qū)存水情況 011806回風(fēng)巷掘進(jìn)工作面位于金鳳煤礦一采區(qū)，西與011804工作面留設(shè)25m保護(hù)煤柱，011804回采工作面已于2014年9月30日回采完畢，該采空區(qū)內(nèi)積存有大量積水，根據(jù)計(jì)算011806回風(fēng)巷上覆011804采空區(qū)水積水面積94874.75m2，積水量約為：177843.07m3，水頭高度55.17m，且老空水具有承壓性，積水的壓強(qiáng)P=0.55MPa。

011804采空區(qū)積水水源主要是回采工作面生產(chǎn)用水、頂?shù)装迳皫r水，整個(gè)采空區(qū)為一個(gè)密閉的空間，無(wú)其他排水通道，在回采過(guò)程中，頂板砂巖水已基本疏干，預(yù)計(jì)有較小的淋滴水，采空區(qū)補(bǔ)給主要為地面裂隙水導(dǎo)入，季節(jié)性較強(qiáng)。

1.2 011806工作面地質(zhì)概況 011806工作面開(kāi)采煤層為侏羅系中統(tǒng)延安組煤層，煤厚3.3m～4.2m，平均厚度3.75m，局部含夾矸，煤層傾角16°～ 26°，直接頂為粉砂巖，厚2.32m，深灰色，較堅(jiān)硬，含植物葉化石及星點(diǎn)狀云母，底部見(jiàn)波狀細(xì)砂巖薄層，與下伏地層過(guò)度接觸；老頂為中砂巖，厚5.44m，灰白色，炭質(zhì)紋層顯示緩波狀交錯(cuò)層理，含白云母碎片；直接底為粉砂巖，厚2.68m ，深灰色，水平層理，較堅(jiān)硬，成分以石英、長(zhǎng)石為主，含暗色礦物及植物根化石。

2 探放水方案設(shè)計(jì)

2.1 011804工作面采空區(qū)積水計(jì)算 011804機(jī)巷掘進(jìn)過(guò)程中從切眼后退800m～822m段巷道下幫出現(xiàn)淋水現(xiàn)象，該地段煤層最低標(biāo)高約為1257m，因此，011804工作面采空區(qū)上部積水線采用+1257m等高線，下部積水線為011804機(jī)巷，采空區(qū)南部積水線為011804工作面切眼，積水面積94874.75㎡。（見(jiàn)圖1）

具體積水量計(jì)算如下：積水范圍上為+1257m底板等高線，下為011804機(jī)巷下幫，左為切眼下口至向上146m段，積水范圍內(nèi)平均煤厚3.50m，傾角21°，平面積94874.75㎡。

積水計(jì)算公式：Q采=KMF/cosα（m3）

式中Q采——采空區(qū)積水量；K——采空區(qū)的充水系數(shù)，取值0.25～0.5；M——采空區(qū)的平均采高或煤厚（m）；F——采空積水區(qū)的水平投影面積（㎡）α——煤層傾角（°）

采空區(qū)充水系數(shù)K本式中取值0.5，將上述參數(shù)代入公式得Q采=177843.07m3。

2.2 水頭高度及水頭壓力的確定 011804采空區(qū)積水上界限為+1257等高線，011804機(jī)巷最低點(diǎn)地板標(biāo)高為1201.883m，水頭高度為55.17m。老空積水具有承壓性。

采用公式：P=ρ×g×h計(jì)算

P——水頭壓力（ kg f/cm2） ρ——為水的密度（kg/m3）

g——9.8 （N/kg）

h——（該深度為工作面最高水位與放水點(diǎn)標(biāo)高之差）

（1kgf/cm2=98066.5pa）

得 P=0.55Mpa

2.3 探放水鉆孔布置方式

2.3.1 超前距的確定。根據(jù)水頭壓力和《井下探放水技術(shù)規(guī)范》（1996）的規(guī)定：超前距離最小距離不小于20，故a=20m。

2.3.2 鉆孔布置方式。探放水鉆孔按采空積水區(qū)方向半扇形布置，使011806回風(fēng)巷西側(cè)需要保護(hù)范圍內(nèi)的煤層空間有鉆孔控制。

2.4 勞動(dòng)組織 抽排：安排人員24h在抽水地點(diǎn)抽排，并保持與井口調(diào)度部門(mén)的聯(lián)系。

探放：早班作業(yè)，每班作業(yè)迎頭安排探水人員3人，跟班技術(shù)員1人八小時(shí)工作制。

組織指揮：成立以礦總工程師為組長(zhǎng)的探放水工作組，負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)探放水工作的全面展開(kāi)。

2.5 方案實(shí)施及水患排除效果 在掘進(jìn)011806工作面回風(fēng)巷時(shí)，每隔80米施工一個(gè)探放水鉆場(chǎng)，共布置鉆場(chǎng)5個(gè)，施工鉆孔9個(gè)，工程量437.4m。

1號(hào)鉆場(chǎng)： F1806-1放水孔，方位212°，傾角+7°，無(wú)水；

2號(hào)鉆場(chǎng)： F1806-2放水孔，方位245°，傾角+7°，涌水量80m3/h。F1806-3放水孔，方位225°，傾角+10°，涌水量80m3/h。

3號(hào)鉆場(chǎng)： F1806-4放水孔，方位230°，傾角+12°，涌水量70m3/h。

4號(hào)鉆場(chǎng)： F1806-6放水孔，方位230°，傾角+11.5°，涌水量40m3/h。F1806-7放水孔，方位215°，傾角+12.5°，涌水量30m3/h。

5號(hào)鉆場(chǎng)： F1806-8放水孔，方位215°，傾角+12.5°，涌水量30m3/h。F1806-9放水孔，放水孔，方位215°，傾角+12.5°，涌水量30m3/h。

截止2015年1月22日共計(jì)排放時(shí)間1248h，共計(jì)排放積水141000m3，平均每天排放積水量2711m3/d。

3 結(jié)語(yǔ)

本次探放水在上級(jí)部門(mén)要求的期限內(nèi)順利完工，及時(shí)有效的排除了水患，避免了一場(chǎng)可能發(fā)生的井下重大水害事故，通過(guò)此次探放水的實(shí)踐，筆者認(rèn)為，在摸清采空區(qū)積水區(qū)域的情況下，詳細(xì)制定探放水方案和安全技術(shù)措施，利用坑道鉆機(jī)施工鉆孔，并根據(jù)實(shí)施過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)情況的變化，及時(shí)補(bǔ)充調(diào)查資料，調(diào)整方案，才能確保探放水的圓滿成功。