辛安礦112165工作面“無壓”疏放老空積水技術(shù)的應(yīng)用

劉國倉

【摘 要】辛安礦以受老空水威脅的112165工作面運料巷掘進為研究背景，利用無壓放水技術(shù)，研究煤礦老空水害的防治技術(shù)，為特定水文地質(zhì)條件下煤礦老空水害防治提供了新的技術(shù)解決方案。該技術(shù)充分利用了在特定水文地質(zhì)條件下無壓放水的技術(shù)特點，創(chuàng)新改進了疏放水工序，將疏排水工作對掘進施工的影響降低到最小。同時該技術(shù)的研究改進了鉆探放水工藝，采用多鉆孔放水、統(tǒng)一排水的技術(shù)方案，提高了微壓條件下疏排水工作的可控性，使疏排水效果和效率得到了保證，大大提高了無壓放水技術(shù)實踐應(yīng)用的安全可控性。

【關(guān)鍵詞】“無壓”疏放；老空積水

一、概述

1.1、工作面概況

112165工作面位于辛安礦216采區(qū)內(nèi)，工作面沿偽傾斜下山近走向掘進。工作面設(shè)計開采2#煤，又稱大煤，該煤層屬二迭系下統(tǒng)山西組，煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，普遍可采。工作面煤層厚度為4.2-4.6米，平均厚度4.4米，平均傾角17°，工作面上覆及下伏各煤層均未采掘。工作面北部為216采區(qū)下山煤柱，西部為正在回采的112163工作面及112164里采空區(qū)，南部至井田邊界煤柱，東部為F38斷層。設(shè)計走向長1270m、傾向長169m。工作面同層側(cè)上方為112164里工作面采空區(qū)（2018年10月回采結(jié)束），側(cè)上方為正在回采的112163工作面。按設(shè)計，112165運料巷沿112164里采空區(qū)自北向南緩下山掘進至切眼，與112164里采空區(qū)間隔F54斷層留設(shè)18m階段煤柱，設(shè)計112165運料巷掘進受112164里采空區(qū)積水威脅。

1.2、老空水情況

112164里采空區(qū)與112165工作面均位于井田南部216采區(qū)，工作面已于2018年10月完成回采結(jié)束。

112164里空區(qū)積水以靜儲量為主，動補水量約0.06m3/min，水源主要來自采空區(qū)煤層上覆砂巖含水層水自然疏放。受112164運煤巷北部最低標高控制，采空區(qū)積水水位-630m，采空區(qū)積水量為7325m3。

1.3、疏放老空水存在的問題

112165工作面運料巷設(shè)計沿112164里工作面運煤巷掘進。如果在112165運料巷掘進期間就解決112164里采空區(qū)積水問題，將極大的緩解礦井生產(chǎn)壓力，為礦井提供巨大的經(jīng)濟和社會效益。

二、技術(shù)方案

2.1、疏排水設(shè)計

112165運料巷掘進至距積水邊界50m（警戒線）時，按專項排水設(shè)計要求完成檢修水平和采區(qū)泵房排水系統(tǒng)、疏通大巷內(nèi)流水路線上的水溝、小巷內(nèi)鋪設(shè)兩趟Φ108mm排水管路等準備工作。

112165運料巷掘進至積水邊界30m（探水線）時，停止掘進，將排水泵等設(shè)備、材料回運到工作面附近，做好安裝準備等工作。

112165運料巷掘進時在巷道上幫做固定排水水窩，安設(shè)固定排水系統(tǒng)[2]。同時在前頭下幫挖掘集水溝（寬1m、深1m），并安設(shè)移動排水系統(tǒng)[1]。移動排水泵安設(shè)在集水溝內(nèi)。移動排水系統(tǒng)將水排到固定水窩內(nèi)，再由固定排水系統(tǒng)排出巷道。兩個排水系統(tǒng)安裝完畢后進行聯(lián)合試運轉(zhuǎn)，并經(jīng)礦調(diào)度室等部門驗收合格。

排水系統(tǒng)驗收合格后，按照打鉆→→疏水→→掘進→→打鉆→→疏水→→掘進……的工藝循環(huán)施工。每天早班以打鉆孔疏排水為主，中、夜班以掘進為主（鉆孔正常放水）。集水溝隨掘進半成型，早班人工清整成型，移動泵隨鉆孔前移。

2.2、技術(shù)措施要求

（1）固定排水系統(tǒng)由兩臺55kw離心泵，兩臺75kw潛水泵組成。潛水泵、離心泵各連接一趟Φ108mm排水管，一般情況下兩臺工作兩臺備用，總排水能力不低于200m3/h。

移動排水系統(tǒng)由三臺18.5KW潛水泵加各自配套輔助設(shè)施組成，總排水能力200m3/h，另有一臺備用18.5KW潛水泵。

（2）水位驗證孔、疏放水鉆孔均在巷道上幫距頂2.5m以下開孔，間距不小于0.5m；鉆孔傾角-20°±5°，方向垂直巷道中線，見老空區(qū)后繼續(xù)鉆進1m左右，保證出水通暢；鉆孔數(shù)量一般不少于3個（現(xiàn)場可根據(jù)鉆孔水量和水泵排水能力適當調(diào)整）；鉆孔采用手持式專用風動鉆機施工，鉆孔直徑Φ50～75mm，鉆孔捅孔有專人負責。

（3）每天早班選定一個經(jīng)反復(fù)捅孔仍不再向外流水的疏水孔作為專門水位觀測孔，或在疏放水鉆孔上方0.5～1.0m處重新施工一個觀測孔。以觀測孔內(nèi)水位為基準，向前頭引水平線，控制中、夜班掘進進度，當迎頭底板距水位線超過1.0m時，立即停止掘進。

（4）司泵、移泵等排水工作由專人負責，現(xiàn)場應(yīng)注意疏水量與排水量匹配，盡力維持最大疏水量。

三、項目實施效果

3.1、實施情況

按照上述設(shè)計及施工要求，水位驗證孔驗明采空區(qū)實際積水水位為-630.5m，自正式開始疏排水掘進，共用29天，112165運料巷掘進過2164里工作面積水線。在2164里工作面運煤巷最低處正下方下幫做永久排水水窩，112164里采空區(qū)動補水涌出，水量穩(wěn)定在0.1m3/h，水位標高維持在-639.3m不動，疏排水工作完成。

3.2、實施效果

本次疏排水歷時29天，共施工33個鉆孔，排水7825m3，日放水量最高420m3，平均放水量270m3/天，瞬時最大放水量780m3/h。整個過程中，各循環(huán)交替進行順利，未發(fā)生任何事故，達到了預(yù)期效果，實現(xiàn)了消除水害、安全高效生產(chǎn)的目標。

3.3、效益對比

112165工作面運料巷疏水前平均日掘6m，200m受老空水威脅巷道掘進需34天，實施“無壓放水”后實際掘進41天，完工日期僅延后7天，對工作面銜接基本無影響。

實施112165工作面運料巷無壓疏放老空區(qū)積水項目，使得112165工作面提前完成銜接，解放112165工作面2#煤儲量75.3萬噸，占辛安礦全年原煤產(chǎn)量的60%，經(jīng)濟效益及社會效益十分巨大。

四、經(jīng)驗總結(jié)

通過2165工作面運料巷掘進期間無壓疏放老空區(qū)積水項目的實施，對于“無壓放水”技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中的實踐應(yīng)用，辛安礦積累了大量經(jīng)驗?，F(xiàn)簡述如下：

（1）預(yù)計采空區(qū)水位為-630m，驗證孔實際測得水面標高-630.5米。實際水位略低，有一定誤差。

（2）實際疏水量7825m3，與預(yù)計疏水量7325m3基本吻合，實際排水量大，原因為統(tǒng)計放水量時與預(yù)計輸水量有一定誤差大。

（3）巷道底板控制在采空區(qū)水位下1m范圍內(nèi)，迎頭從未發(fā)現(xiàn)下幫煤壁滲水現(xiàn)象，說明2165運料巷與2164里工作面采空區(qū)之間階段煤柱實際抗水壓、防滲透能力較強。

（4）多數(shù)疏水孔都能進入老空區(qū)0.5m以上。所有鉆孔都能透空就出水，單孔疏水量一般都能達到50m3/h以上。隨水位降低單孔疏水量會明顯衰減，少量鉆孔疏水過程中會出現(xiàn)采空區(qū)碎砟堵孔或孔壁坍塌情況。

五、結(jié)束語

辛安礦112165工作面運煤巷掘進過程中采用“無壓放水”技術(shù)可以有效解除水害，實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)。這種應(yīng)用技術(shù)符合《煤礦安全規(guī)程》和《煤礦防治水細則》的防治水指導(dǎo)原則，滿足《河北省煤礦防治水管理辦法》的具體要求，為煤礦解決自采自掘工作面采空區(qū)積水問題提供了新的解決方案。辛安礦以礦井112165工作面運料巷沿空掘進超前探放老空水為研究背景，通過精心設(shè)計、合理布置安排，實現(xiàn)了對112164里工作面老空水的“無壓”疏放，保證了工作面的安全高效掘進，為礦井生產(chǎn)創(chuàng)造了巨大的效益。該技術(shù)的研究實現(xiàn)了疏排水期間水位的控制，增強了現(xiàn)場施工環(huán)境下安全水位監(jiān)測的可靠性，大大提高了無壓放水技術(shù)實踐應(yīng)用的安全可控性。通過在辛安礦的研究應(yīng)用證實，可靠、有效，能有效解決煤礦老空水害對于巷道掘進的威脅，實現(xiàn)巷道安全高效掘進。