煤礦老空水探放方法探討

姚遠(yuǎn)

（兗州煤業(yè)股份有限公司 濟(jì)寧二號(hào)煤礦，山東 濟(jì)寧 272072）

1 煤礦老空水防治現(xiàn)狀

老空是指采空區(qū)、老窯和已經(jīng)報(bào)廢井巷的總稱。老空水按積水的位置可具體分為本礦和鄰近礦井老空積水。

濟(jì)寧二號(hào)煤礦田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，褶曲和斷層發(fā)育，含水層豐富，在采掘生產(chǎn)中存在老空水水害威脅。礦井老空水防治一直是防治水工作的首要任務(wù)，老空水是因人工地下開采而形成的局部積水，其位置、積水量、積水范圍相對(duì)容易預(yù)測(cè)，而防治工作卻是個(gè)難題。工作面回采過(guò)程中及停采后，煤層頂?shù)装迳皫r水作為主要充水水源，向采空區(qū)持續(xù)滲透補(bǔ)給；因采空區(qū)巖層應(yīng)力平衡遭到破壞，頂板冒落造成裂隙帶向上延伸至頂板含水層中，形成了較好的補(bǔ)給條件，加劇了補(bǔ)給速率。采空區(qū)積水少則幾十立方米，多則上萬(wàn)立方米。沿空掘進(jìn)巷道防治老空水的主要措施是“先探后掘，邊探邊掘”施工，但是當(dāng)老空區(qū)積水量大，積水水頭高度大時(shí)，這個(gè)方法顯得很吃力，水位水壓居高不下，嚴(yán)重影響了掘進(jìn)速度，給礦井生產(chǎn)接續(xù)帶來(lái)困難。

2 煤礦老空水防治方法探討

2.1 采空區(qū)積水量預(yù)測(cè)

能夠?qū)崪y(cè)積水的上限時(shí)，將老空水流出巷道的底板標(biāo)高作為積水的上限，根據(jù)這一上限標(biāo)高，在采掘工程平面圖上按照等高線即可將積水范圍標(biāo)定出來(lái)。但必須考慮到因巷道的局部冒落造成堵塞以至積水標(biāo)高局部提高的特殊情況，并采取預(yù)防措施。

如不能實(shí)測(cè)出積水上限時(shí)，根據(jù)開采后的水量補(bǔ)給資料及積水時(shí)間，采用水均衡法估算積水量，再根據(jù)積水量來(lái)推算出積水的范圍。推算積水范圍時(shí)，采用窮舉法推算，即積水量=收入量-支出量。

2.2 采空區(qū)積水在設(shè)計(jì)工作面兩側(cè)

如果設(shè)計(jì)工作面位于兩個(gè)采空區(qū)的中間，而工作面之中恰有一條巷道可供能夠利用（當(dāng)然這樣的情形不多），可以在兩側(cè)掘進(jìn)順槽時(shí)，在中間巷道設(shè)計(jì)鉆孔探放兩側(cè)積水（見圖1）。即采用“邊探邊掘”施工和打鉆探放水兩個(gè)方法的結(jié)合，以“邊探邊掘”施工為主，打鉆放水為輔。

圖1 采空區(qū)積水在設(shè)計(jì)工作面兩側(cè)

2.3 采空區(qū)積水在設(shè)計(jì)工作面一側(cè)

如果采空區(qū)在設(shè)計(jì)工作面的一側(cè)，可以先施工非沿空側(cè)順槽和部分切眼，然后在切眼處施工鉆孔探放采空區(qū)積水，這樣沿空側(cè)掘進(jìn)時(shí)水位標(biāo)高和水量就會(huì)降下來(lái)，減少沿空側(cè)順槽的放水量，從而加快掘進(jìn)速度（見圖2）。這種情況也是“邊探邊掘”施工和打鉆探水的有機(jī)結(jié)合，以打鉆放水為主，“邊探邊掘”施工為輔。

圖2 采空區(qū)積水在設(shè)計(jì)工作面一側(cè)

3 煤礦老空水防治實(shí)踐

3.1 利用附近現(xiàn)有巷道提前探放老空水

我礦11302工作面位于11301工作面和11303工作面之間，軌道順槽西鄰11303工作面采空區(qū)，運(yùn)輸順槽東鄰11301工作面采空區(qū)，均為沿空掘進(jìn)巷道。2017年10月19日實(shí)測(cè)11303工作面采空區(qū)和11302回風(fēng)巷水位標(biāo)高-745 m，計(jì)算積水量約18萬(wàn)m3，最大積水高度70m（11303工作面采空區(qū)積水高度為54m）；預(yù)計(jì)11301工作面采空區(qū)最大積水高度41.1 m，水位標(biāo)高-744 m，積水量約7.8萬(wàn)m3。11302回風(fēng)巷位于設(shè)計(jì)兩順槽中間（見圖3）。

圖3 11302工作面放水施工

在兩順槽“邊探邊掘”施工的同時(shí)，設(shè)計(jì)在11302回風(fēng)巷提前探放兩側(cè)老空水；因11302回風(fēng)巷和11303面采空區(qū)連通，在回風(fēng)巷內(nèi)安設(shè)排水設(shè)備疏放回風(fēng)巷和11303面采空區(qū)內(nèi)積水。11302回風(fēng)巷施工探放11301面采空區(qū)積水鉆孔4個(gè)，通過(guò)鉆孔疏放11301面采空區(qū)積水約20383 m3；運(yùn)輸順槽施工探放水鉆孔96個(gè)，疏放11301面采空區(qū)積水8.167萬(wàn)m3（包括補(bǔ)給量）；回風(fēng)巷泵排疏放（包括補(bǔ)給量）。由于在回風(fēng)巷疏放水效果很好，使得11303面采空區(qū)積水水位持續(xù)下降，對(duì)11302面軌順掘進(jìn)已無(wú)影響，故回風(fēng)巷未施工鉆孔探放11303面采空區(qū)積水，11302面軌順疏放水量也較小。11302工作面探放水情況見表1。

表1 11302工作面探放水情況

由表2數(shù)據(jù)可知，在11302回風(fēng)巷疏放回風(fēng)巷和11303面采空區(qū)積水后，11302面軌道順槽在2018年3、4月份掘進(jìn)進(jìn)尺顯著增加，與正常掘進(jìn)巷道93上01軌順相差不多，而同是沿空掘進(jìn)的93上09面軌順進(jìn)尺要少些。11302面運(yùn)順因地質(zhì)條件復(fù)雜，且在回風(fēng)巷探放11301面采空區(qū)積水效果并不理想，進(jìn)尺并未增加，但放出的兩萬(wàn)多立方水按照100 m3/h的速度疏排，也要8天多，因此也加快了放水的進(jìn)度。

表2 11302面、93上09面和93上01順槽掘進(jìn)進(jìn)尺比較

圖4 11305工作面放水施工

3.2 利用切眼提前探放老空水

我礦11305綜放工作面回采結(jié)束后，在其西側(cè)設(shè)計(jì)施工11306綜放工作面，先施工運(yùn)順（非沿空巷道）和部分切眼，在切眼處設(shè)計(jì)鉆孔探放11305面采空區(qū)積水，疏放水的同時(shí)掘進(jìn)11306面軌順（沿空巷道），這樣就減輕了軌順“邊探邊掘”的放水壓力，能夠有效加快施工進(jìn)度（見圖4）。

4 結(jié)語(yǔ)

利用工作面附近現(xiàn)有巷道、切眼，采用打鉆探放水與“邊探邊掘”施工相結(jié)合的方式探放老空水，不僅有效提高了巷道掘進(jìn)速度，而且增大了放水量和放水速率，縮短了探放水時(shí)間，確保了安全生產(chǎn)和礦井生產(chǎn)接續(xù)。