淺析采空區(qū)積水疏放

摘 要：煤礦企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常遇到五大災(zāi)害的威脅，其中水患造成的損失更大，水害威脅包括老空積水和巖溶水等，因此，常造成在積水區(qū)或承壓水威脅區(qū)一部分儲(chǔ)量不能或暫時(shí)不能開采。正確選用充水系數(shù)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)采空區(qū)積水量，如何采取針對(duì)性的技術(shù)設(shè)計(jì)與措施是一個(gè)值得探討和注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：疏放；采空區(qū)積水

同華煤礦二采區(qū)2321-5工作面即將施工，但由于該工作面對(duì)應(yīng)的2621-1N工作面在1996年已回采，2621-1N工作面上接1651、1652回采工作面，期間留有4～10m隔離煤柱，距今已有15年，在煤柱薄的地方有可能垮塌；南有2621-1S回采工作面，2621-1N與2621-1S工作面留有走向長(zhǎng)49m煤柱，但2621-1N、S兩工作面運(yùn)輸巷是相互連通的，采空區(qū)內(nèi)積有大量積水，積水量約15164m3，而K3b煤層頂板與K6煤層底板法向距離在10.8～18.2m之間，K3b煤層最大導(dǎo)水裂縫帶高度為39.7m，完全導(dǎo)通了2621-1N、1651、1652采空區(qū)，對(duì)2321-5工作面的掘進(jìn)、回采都存在著一定的威脅。

一、 水文地質(zhì)情況分析

2321-5工作面上接1356、1357回采工作面，屬+352水平以上采空區(qū)，期間留有12～18m隔離煤柱，該采空區(qū)水以自流的方式通過(guò)+352水平石門水溝經(jīng)+352水平大巷水溝自流出井外。由于2321-5工作面對(duì)應(yīng)2621-1N工作面已采，K6煤層頂板及長(zhǎng)興灰?guī)r底板法向距離平均27.96m，K6煤層平均采高為1.3m，理論計(jì)算K6煤層開采后最大導(dǎo)水裂縫帶高度為32.8m，已達(dá)長(zhǎng)興石灰?guī)r強(qiáng)含水層。長(zhǎng)興石灰?guī)r巖溶、裂隙水成為采空區(qū)水的主要充水水源。由于2126-1S回采工作面與2126-1N回采工作面運(yùn)輸巷是互相連通的，所以兩工作面采空區(qū)積水是連為一體的，成為2321-5工作面主要威脅因素。

根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》中附表5-1 典型工作面觀測(cè)站地表移動(dòng)實(shí)測(cè)參數(shù)，選取鄰近南桐煤田觀測(cè)參數(shù)（P166），下山移動(dòng)角β取63°，上山移動(dòng)角γ取75°。在回采2321-5工作面時(shí)，對(duì)應(yīng)2621-1工作面上接的1651、1652回采工作面，正好在K3b煤層導(dǎo)水邊界線范圍內(nèi)，1651、1652回采工作面屬+352水平以上采空區(qū)，該采空區(qū)水與1356、1357采空區(qū)以自流的方式通過(guò)+352水平石門水溝經(jīng)+352水平大巷水溝自流出井外，現(xiàn)補(bǔ)給水量為7.43m3/h，在采動(dòng)2321-5工作面時(shí)，其動(dòng)態(tài)水會(huì)以導(dǎo)水邊界線引流至2321-5工作面，成為2321-5工作面次要威脅因素。（詳見(jiàn)插圖1）

二、積水量預(yù)算

按以下公式計(jì)算：（礦井地質(zhì)工作手冊(cè)P443）

式中W：采空區(qū)積水量（m3）；

L：采空區(qū)走向長(zhǎng)度（m）；

M：采高（m）；

H：采空區(qū)內(nèi)的水頭高度（m）；

a：煤層傾角（°）；

K：采空區(qū)的充水系數(shù)，一般取0.3～0.5，本文取最大。

（一） 2621-1N工作面

2621-1N工作面標(biāo)高在328.28～357.48m，平均走向長(zhǎng)291.3m，平均采高1.3m，平均傾角33°。

W2621-1N ==10151m3

（二） 2621-1S工作面

2621-1S工作面標(biāo)高在328.07～357.29m，平均走向長(zhǎng)132m，平均采高1.3m，平均傾角32°。

W2621-1S==4731m3

（三）2621-1N、S運(yùn)輸巷

2621-1N、S工作面間留設(shè)49m煤柱，但運(yùn)輸是相互連通的，運(yùn)輸巷斷面5.76m2。

W運(yùn)輸巷=S斷面×L=5.76×49=282m3

（四） 總積水量

W總=W2621-1N+W2621-1S+W運(yùn)輸巷=10151+4731+282=15164m3

三、 放水技術(shù)方案

（一） 在掘進(jìn)2321-5工作面之前在二區(qū)+344m階段石門與+300m階段八石門內(nèi)施工放水孔，疏放2621-1采空區(qū)積水，施工位置在K3b煤層底板法向距離15m以外。

（二） 待2321-5工作面形成后，在2321-5運(yùn)輸巷每隔50m施工1組檢驗(yàn)放水孔，檢驗(yàn)2621-1采空區(qū)是否還存在積水。

（三）水文地質(zhì)人員收集相關(guān)水文地質(zhì)資料，并計(jì)算累計(jì)放水量，在2321-5工作面回采前進(jìn)行評(píng)估，是否達(dá)到安全生產(chǎn)要求。

四、工程概況

（一） 施工情況

1月30日在二區(qū)+300m階段八石門100.8m位置由同華煤礦探放水人員進(jìn)行施工放水鉆孔，在施工5#放水孔時(shí)，在25.84m時(shí)見(jiàn)導(dǎo)水裂隙，最大涌水量4.11m3/h，卡鉆無(wú)法繼續(xù)施工。2012年2月1日經(jīng)地質(zhì)技術(shù)人員同意施工4#放水鉆孔，初見(jiàn)水時(shí)在37.84m位置，水量為0.9 m3/h，施工至40.6m時(shí)穿K6采空區(qū)，鉆桿繼續(xù)推進(jìn)2m，確保無(wú)矸石堵孔后，測(cè)涌水量為24.1 m3/h，退鉆桿時(shí)涌水量達(dá)45.5 m3/h，由于涌水量大為了安全退鉆桿，待2月4日涌水量減少至20m3/h以下時(shí)，繼續(xù)退鉆，完全退鉆桿后測(cè)涌水量為81.93 m3/h。

2012年4月6日在二區(qū)+344m階段八石門距K1巷20m位置施工3#放水鉆孔，探2321-5回風(fēng)巷頂部1357采空區(qū)，孔深29.8m，最大涌水量0.3m3/h。施工2#放水孔，孔深59.5m時(shí)穿1652采空區(qū)，未見(jiàn)水；1#放水孔孔深58.01m時(shí)穿1652采空區(qū)，未見(jiàn)水。

2012年6月28日至7月6日在2321-5運(yùn)輸施工3個(gè)檢驗(yàn)鉆孔，檢驗(yàn)2621-1N采空區(qū)積水是否放完。檢1#孔深16.83m，最大涌水量18.0m3/h；檢2#孔深18.7m，最大涌水量23.64m3/h；檢3#孔深20.52m，最大涌水量6.9m3/h。

（二） 放水情況

觀測(cè)4#、5#放水鉆孔2012年1月30日至2012年2月30日統(tǒng)計(jì)累計(jì)放水量為15197.78m3，共觀測(cè)38次；1#、2#放水鉆孔無(wú)水流出，3#放水鉆孔涌水量小，只有0.3m3/h；觀測(cè)檢1#、檢2#、檢3#鉆孔2012年6月28日至2012年7月13日統(tǒng)計(jì)累計(jì)放水量為2295.76m3，共觀測(cè)14次。累計(jì)統(tǒng)計(jì)放2621-1采空區(qū)積水17493.54m3。

五、 結(jié)論

5.1 放水量分析

根據(jù)前述采空區(qū)積水分析章節(jié)理論計(jì)算采空區(qū)總積水量15164m3，2621-1工作面補(bǔ)給水量在7.43m3/h左右。截至2012年7月6日2621-工作面統(tǒng)計(jì)放水量17493.54m3?，F(xiàn)放水孔與3個(gè)檢驗(yàn)孔鉆孔流水已穩(wěn)定，出水總量在7.45m3/h左右。從統(tǒng)計(jì)放水量與理論計(jì)算積水量對(duì)比，放水量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)計(jì)積水量2329.54m3，證明采空區(qū)積水已放完，只存在補(bǔ)給水。

5.2 對(duì)今后回采的影響

現(xiàn)已對(duì)2621-1采空區(qū)積水通過(guò)探放水的方式放出，已達(dá)到《2621-1采空區(qū)積水疏放安全技術(shù)措施》的要求，徹底解決了2321-5工作面的突水隱患，同時(shí)也緩解了2321-5工作面的排水壓力，為2321-5工作面安全生產(chǎn)有一定的保障。

5.3 采空區(qū)充水系數(shù)分析

通過(guò)本次疏放，經(jīng)認(rèn)真整理，對(duì)積水面積進(jìn)行了重新計(jì)算，核算出近距離煤層開采多年后，采空區(qū)充水系數(shù)為53%左右。

作者簡(jiǎn)介：李明（1983—），男，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，地質(zhì)工程專業(yè)，助理工程師，主研水文地質(zhì)、礦井地質(zhì)；馬鋒（1983—），男，陜西華縣人，重慶大學(xué)采礦工程專業(yè)，采礦助理工程師，主研采掘技術(shù)；任永波（1988—），男，重慶綦江人，重慶大學(xué)采礦工程專業(yè)，采礦助理工程師，主研采煤技術(shù)。