高陽礦31108工作面疏放上組煤積水實(shí)踐

牛冬冬

（汾西礦業(yè)集團(tuán) 地測(cè)處，山西 介休 032000）

1 概述

礦井水災(zāi)害是井下重大災(zāi)害之一，常常會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重威脅著井下工人的生命安全。因此，提前進(jìn)行井下放水工作措施，具有重要意義。

31108工作面是高陽煤礦三采區(qū)東翼開采第二個(gè)工作面。工作面走向長(zhǎng)約1169m，傾向長(zhǎng)200 m。該工作面南鄰31106工作面（未掘），西部為采區(qū)大巷，北為31110工作面（未掘），東臨近賢者向斜軸部。該工作面上部有我礦上組煤三采區(qū)和六采區(qū)采空區(qū)，開采時(shí)間跨度大，預(yù)計(jì)有采空積水，遂擬疏放上組煤采空積水，以確保回采安全。

2 工程概況

高陽煤礦31108工作面總體沿11#煤層掘進(jìn)，開采9-10-11#煤層，煤層厚度平均為8.2 m，屬復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層，穩(wěn)定可采，煤種為瘦煤。

本工作面地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜,斷層、陷落柱發(fā)育。目前材料巷掘進(jìn)至A12點(diǎn)前50m處揭露一個(gè)陷落柱；運(yùn)輸巷掘進(jìn)至A11點(diǎn)120 m。預(yù)計(jì)工作面還將揭露1條斷層F1，該斷層橫穿工作面，傾向約100°、傾角52°、落差7 m。材料巷施工過程中預(yù)計(jì)還將揭露3個(gè)陷落柱。煤層總體為一單斜構(gòu)造區(qū)，產(chǎn)狀為走向北東，傾向南東，傾角為5°～8°，煤層起伏較大，靠近切眼處為工作面最低處。

3 水文地質(zhì)概況及上組煤積水量統(tǒng)計(jì)

本工作面上覆含水層為煤層直接頂板K2灰?guī)r，其上還有K3、K4灰?guī)r含水層，含水量豐富，但補(bǔ)給不足，以靜儲(chǔ)量為主。下伏含水層為奧陶系石灰?guī)r，其含水豐富，煤層帶壓開采，部分區(qū)域突水系數(shù)大于0.06MPa/m，運(yùn)輸巷開口前780 m帶壓最大，約為2.26MPa，隔水層厚度40 m，最大突水系數(shù)為0.067 MPa/m。此外需防范陷落柱邊界、陷落柱內(nèi)部裂隙及斷層破碎帶將奧灰水導(dǎo)入工作面的危險(xiǎn)，預(yù)計(jì)本工作面涌水量為30～300 m3/h。

31108工作面上部為該礦三采區(qū)的309、307、305、303、301和六采區(qū)的601工作面， 從西向東地勢(shì)減低，601工作面為地勢(shì)最低處。

根據(jù)煤層底板等值線情況推斷積水范圍，預(yù)計(jì)積水區(qū)域主要分布在301和601工作面，并對(duì)兩個(gè)工作面積水量分別進(jìn)行預(yù)計(jì)算。

采空區(qū)積水量計(jì)算公式：W=KMS/cosα

式中：W為采空區(qū)積水量；M為采空區(qū)煤層采高；S為采礦空積水面積；α為煤層平均傾角；K為充水系數(shù)，取值如表1所示。

表1 采空區(qū)充水系數(shù)選取

4 放水鉆孔設(shè)計(jì)

4.1 鉆孔目的

31108工作面上方分布309、307、305、303、301和六采區(qū)的601工作面。這些工作面主要開采1#、2#煤層，開采31108工作面產(chǎn)生的冒落裂隙帶，有可能導(dǎo)通上組煤的采空積水。

鑒于上組煤各個(gè)工作面積水情況不明，各工作面保護(hù)煤柱的隔水情況不明，所以建議在每個(gè)工作面下方設(shè)計(jì)鉆孔，疏放上組煤采空積水。以保障工作面初采安全。

4.2 鉆孔布置

此次疏放31108工作面上組煤積水預(yù)先施工6個(gè)鉆孔，主要是驗(yàn)證工作面上覆三采區(qū)和六采區(qū)上組煤采空積水。6個(gè)鉆孔必須打到采空區(qū)后方可停轉(zhuǎn)。六個(gè)鉆孔完成后，再根據(jù)鉆孔的施工、出水量情況分析后，適當(dāng)?shù)脑黾鱼@孔。鉆孔參數(shù)如表2所示。

表2 放水鉆孔井下布置及參數(shù)

4.3 工程量預(yù)算

本設(shè)計(jì)在31108工作面6個(gè)鉆孔，鉆孔總進(jìn)尺約540 m，各個(gè)鉆孔必須打到采空方可停轉(zhuǎn)。

4.4 設(shè)備選型及數(shù)量：

鉆機(jī)型號(hào)ZY-650型、鉆探能力150 m，配套設(shè)備有鉆機(jī)、跑道、油泵、操作臺(tái)、鉆桿、油管、水管、電纜、孔口管、密封海帶和壓力表等。

4.5 技術(shù)要求

（1）嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》《鉆探操作規(guī)程》《防治水規(guī)定》進(jìn)行操作。

（2）探水時(shí)必須按照探放水設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行施工，認(rèn)真填寫施工原始記錄，所有鉆孔必須經(jīng)“三方”（地測(cè)、安監(jiān)、防治水隊(duì)）聯(lián)合驗(yàn)收。

（3）鉆探前必須將排水管路接好，水溝清挖干凈，保證排水通暢。

（4）本設(shè)計(jì)所有鉆孔均必須安裝孔口管，孔口管必須鉆到煤層頂板灰?guī)r上的砂巖中（預(yù)計(jì)孔口管長(zhǎng)度為13.6 m），安裝時(shí)管口裹海帶，以保證鉆孔出水不會(huì)進(jìn)入煤層裂隙，破壞頂板支護(hù)，引發(fā)冒頂事故。如遇特殊情況，必須及時(shí)匯報(bào)調(diào)度室、地測(cè)科；變更設(shè)計(jì)時(shí)，必須經(jīng)礦總工程師批準(zhǔn)。

（5）放水孔出水必須取樣化驗(yàn)，確定水質(zhì)類型。

5 探放水結(jié)果分析

針對(duì)上組煤采空積水，編制疏放上組煤采空積水設(shè)計(jì)，完成了6個(gè)放水孔，截至2017年7月18日疏放采空積水約7469 m3。

31108工作面自掘進(jìn)過程以來，共進(jìn)行了6次水質(zhì)化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果

通過表中化驗(yàn)結(jié)果分析，工作面掘進(jìn)過程中所取淋水水樣均為太灰水，放水孔水樣為老空水。

6 結(jié)語

高陽煤礦31108工作面上部有該礦上組煤三采區(qū)和六采區(qū)采空區(qū)，開采時(shí)間跨度大，預(yù)計(jì)有采空積水，本文根據(jù)該礦實(shí)際水文地質(zhì)條件，采用理論計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的方法，疏放了上組煤采空積水。經(jīng)計(jì)算，上組煤積水量總計(jì)為6240.8 m3，在31108工作面上組煤預(yù)先布置6個(gè)鉆孔進(jìn)行采空區(qū)積水的疏放，截至2017年7月18日疏放采空積水約7469 m3，疏放上組煤積水效果良好。并進(jìn)行了6次水質(zhì)化驗(yàn)，據(jù)化驗(yàn)結(jié)果分析，工作面掘進(jìn)過程中的淋水水樣均為太灰水，放水孔水樣為老空水。