榆樹(shù)泉煤礦1013工作面探放頂板砂巖水鉆孔技術(shù)分析

張偉軍(庫(kù)車縣科興煤炭實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司,新疆 庫(kù)車 842000）

榆樹(shù)泉煤礦1013工作面探放頂板砂巖水鉆孔技術(shù)分析

張偉軍
(庫(kù)車縣科興煤炭實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司,新疆 庫(kù)車 842000）

探放水作業(yè)在煤礦生產(chǎn)中有著重要的地位和作用，文章闡述了工作面探放水鉆孔作業(yè)的原則，介紹了榆樹(shù)泉煤礦及1013工作面的概況，以及探放水方案的設(shè)計(jì)和細(xì)節(jié)，并對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)。

工作面；探放水；鉆孔作業(yè)；效果分析

1 工作面探放水鉆孔作業(yè)概述

煤礦的探放水管理工作，以“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，掘采必探，先探后掘，先探后采”為指導(dǎo)原則，從而對(duì)水害事故進(jìn)行有效的遏制。采掘工作面在進(jìn)行探放水設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，充分考慮防、堵、疏、排、截等方面的需求。在實(shí)施探放水工作前，應(yīng)對(duì)工作面區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)資料、水源水壓等情況進(jìn)行充分的調(diào)研，確定鉆孔的準(zhǔn)確位置、數(shù)量、分布及長(zhǎng)度角度，并進(jìn)行有害氣體檢測(cè)。清理巷道、挖好排水溝，在探水點(diǎn)附近對(duì)支護(hù)設(shè)施進(jìn)行加固，對(duì)探水設(shè)備進(jìn)行檢修，制定探水時(shí)的安全退路并確保暢通。鉆孔作業(yè)前準(zhǔn)備關(guān)注應(yīng)充分具體，在打鉆過(guò)程中關(guān)注鉆孔中水壓水量等變化情況，防止機(jī)械傷人事故的發(fā)生。制定切實(shí)可行的應(yīng)急預(yù)案，將可能發(fā)生的事故損失降到最低[1]。

2 榆樹(shù)泉煤礦及1013工作面概況

榆樹(shù)泉煤礦境界包括原榆樹(shù)溝、原榆樹(shù)泉、榆樹(shù)峰三個(gè)礦井及空白區(qū)，整合后的井田走向長(zhǎng)約6.79km，傾斜寬1.79～2.61km，面積12.2679km2，整合技改后的礦井生產(chǎn)能力為90 t/a。井田總體為一寬緩的向斜構(gòu)造（捷斯德里克向斜），向斜軸近東西向展布，向西逐漸蹺起，向東逐漸傾伏。井田內(nèi)出露的地層由老至新有上三疊統(tǒng)黃山街組、下侏羅統(tǒng)塔里奇克組、阿合組和第四系。煤層火燒區(qū)分布廣泛，受煤層火燒垮落、烘烤的影響，裂隙～極發(fā)育，連通性好，深度變化較大，富水性極強(qiáng)，礦井遇火燒區(qū)含水層時(shí)，涌水量會(huì)驟然增大，是未來(lái)煤礦開(kāi)采的主要水患。

1013工作面位于礦井井田的西部，范圍包括地面向斜軸部疏干井以南220～240米的區(qū)域，地勢(shì)西高東低、起伏較小，海拔高度差為36.5米。大氣降水包括降雨、降雪是首采工作面充水的根本來(lái)源，含水層由細(xì)砂、中砂、粗砂、礫石等組成，厚度為0～37.02m，礫石成分以火成巖、變質(zhì)巖、石灰?guī)r、砂巖為主。首采區(qū)范圍鉆探揭露第四系松散層厚度較小，沒(méi)有揭露第四系潛水含水層。采空區(qū)積水面積為59177.83m2，火燒區(qū)積水總計(jì)：347.94萬(wàn)m3。工作面的下10煤層上部為下5煤層火燒區(qū)，火燒區(qū)內(nèi)積水較大。采用鉆孔疏排水的方法進(jìn)行排水，能夠疏放下5煤層火燒區(qū)積水。

3 探放水作業(yè)方案

3.1 總體設(shè)計(jì)

礦區(qū)揭露地層劃分為5個(gè)含水層、4個(gè)隔水層，而隔水層主要分布于塔里奇克組中段煤層頂板的泥巖、粉砂巖層，層位較為穩(wěn)定。開(kāi)采的下10煤層首采工作面頂板存在3個(gè)含水層，且有斷層和裂隙。采用瞬變電磁法對(duì)首采工作面上方110米厚的地層進(jìn)行賦水性探測(cè)，以查明頂板富水區(qū)域，并結(jié)合頂板富水區(qū)域與下5煤層火燒積水聯(lián)通性情況，對(duì)工作面頂板富水區(qū)域進(jìn)行超前探放水鉆孔布置。從而疏干頂板裂隙水，減少工作面老頂垮落后頂板水的突然潰入[2]。

在工作面南部下10煤層的開(kāi)采區(qū)域，地面裂隙塌陷的最大影響范圍可達(dá)30米，下10煤層距離上部下5煤層火燒區(qū)的平均距離為110m。按照70°的塌陷角計(jì)算，下10煤層開(kāi)采影響到下5煤層的范圍為40米。設(shè)計(jì)鉆孔終孔的位置，應(yīng)以跨過(guò)塌陷影響線為原則。在+1653m運(yùn)輸巷位置，對(duì)上部火燒區(qū)進(jìn)行探放水工作，終孔的位置應(yīng)以塌陷影響線為界外推10米[3]。

3.2 探放水鉆孔布置

在1013工作面運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷的適合位置對(duì)上部富水區(qū)設(shè)計(jì)鉆孔進(jìn)行探放水工作，采用28個(gè)鉆孔的設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)工程量為3920米。其中，鉆孔平距為70～106m，垂距為90～120m，孔深為114～156.2m，仰角為49～53°，范圍角為65～308°。由于工作面+1653m水平運(yùn)輸巷的下5煤層火燒區(qū)位置低、易積水，共設(shè)計(jì)疏放水鉆孔12個(gè)，鉆孔總長(zhǎng)度1813m。鉆孔參數(shù)如下，鉆孔平距為84～103m，垂距為110～120m，孔深為138.4～158.1m，仰角為50～54°，范圍角為15～335°。

在工作面的南部，由于+1720m上部為采空區(qū)，形成積水的可能性較大，應(yīng)對(duì)積水進(jìn)行探放。沿+1706m回風(fēng)順槽，向采空區(qū)方向進(jìn)行鉆孔疏放水。自切眼開(kāi)始順煤層施工，以400m為間隔布置鉆孔，每個(gè)鉆孔深度為35m，6個(gè)鉆孔共計(jì)210m。開(kāi)孔采用Ф146mm鉆頭鉆進(jìn)，深度為6.5m。下入Ф127mm套管6m，經(jīng)封孔打壓合格后，根據(jù)巖石的完整性，采用Ф108mm鉆頭鉆進(jìn)15～20m。下入二級(jí)套管15～20m，用水泥封孔并打壓合格后，采用Ф73mm鉆頭鉆進(jìn)。對(duì)于水文觀測(cè)孔，應(yīng)鉆進(jìn)至火燒區(qū)底部5～10m見(jiàn)水后，改用Ф50mm鉆頭將火燒區(qū)鉆透。

4 探放效果分析

工程實(shí)施后，+1653m運(yùn)輸巷排水系統(tǒng)的排水能力達(dá)到8832m3/d，與之前的涌水量4800m3/d，增加了4032m3/d。工程實(shí)施后的兩個(gè)月內(nèi)，地面共計(jì)抽排水397946m3，井下共計(jì)排水314485m3，井上、下總計(jì)排水712431m3。在此期間，火燒區(qū)水位平均下降了3.296m。在整個(gè)回采過(guò)程中，沒(méi)有出現(xiàn)工作面出水的現(xiàn)象，探放水工作取得了良好的效果。對(duì)于保障煤礦的安全生產(chǎn)，防止突水、透水事故的發(fā)生，起到了積極地作用。避免了不必要的經(jīng)濟(jì)損失，為煤礦的發(fā)展贏得了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]嚴(yán)克禮,宋正宇.7113 工作面探放頂板砂巖水鉆孔技術(shù)分析[J].山東煤炭科技,2009(02).

[2]史先志,嚴(yán)克禮.工作面頂板探放水鉆孔效果評(píng)價(jià)[J].能源技術(shù)與管理,2007(06).

[3]陳小繩,朱國(guó)超.紅柳林煤礦15205工作面探放水技術(shù)應(yīng)用分析[J].煤礦開(kāi)采,2014(19).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.037