頂部泄水孔施工技術(shù)在 煤礦采空區(qū)巷道淋水治理中的應(yīng)用

文/柴茂嘉，義馬煤業(yè)（集團(tuán)）孟津煤礦有限責(zé)任公司

1 引言

針對(duì)煤礦開(kāi)采面積及深度的不斷增加，采空區(qū)積水成為影響煤炭安全生產(chǎn)的重大隱患，科學(xué)、合理有效的疏放采空區(qū)積水為防治采空區(qū)突水的關(guān)鍵。孟津煤礦屬于水文地質(zhì)類(lèi)型復(fù)雜型礦井，11011工作面2013年曾發(fā)生突水事故，最大突水量1780m3/h，持續(xù)時(shí)間一年，累計(jì)出水量1638萬(wàn)m3。10采區(qū)軌道上山設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1749.9m，其中715～962m區(qū)段需沿11011工作面采空區(qū)軌道順槽底板下8～20m層位掘進(jìn)。巷道在掘進(jìn)至715～779.7m區(qū)段時(shí)頂板出現(xiàn)淋水,淋水量1～3m3/h，淋水來(lái)源于巷道上部原11011工作面采空區(qū)內(nèi)的積水，解決巷道頂部淋水的關(guān)鍵是如何治理頂部采空區(qū)內(nèi)的積水。經(jīng)過(guò)不斷摸索和實(shí)驗(yàn)，通過(guò)向巷道上部采空區(qū)內(nèi)施工泄水鉆孔將采空區(qū)內(nèi)的積水引流至巷道水溝內(nèi)排出巷道，消除巷道頂部淋水及淋水對(duì)巷道支護(hù)材料的腐蝕，達(dá)到治理巷道頂部淋水的目的，從而掩護(hù)巷道安全掘進(jìn)施工。

2 頂部泄水孔施工設(shè)計(jì)方案

2.1 頂部泄水孔施工布置

針對(duì)10采區(qū)軌道上山頂部淋水區(qū)域（715～779.7m段），在該區(qū)段采空區(qū)內(nèi)共布置了3個(gè)泄水孔，3個(gè)泄水孔在1#鉆場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行施工，鉆孔平面上以半扇形成組布置，設(shè)計(jì)剖面圖和平面圖詳見(jiàn)圖1、圖2。

2.2 頂部泄水孔施工參數(shù)確定

由于該采空區(qū)積水水壓小于0.1MPa，參照《煤礦防治水細(xì)則》中對(duì)老空水探查的規(guī)定要求進(jìn)行確定，地質(zhì)套管下設(shè)長(zhǎng)度為10m。為保證泄水孔均勻布置在淋水區(qū)域內(nèi)終孔間距經(jīng)計(jì)算按21.6m進(jìn)行選擇，泄水孔需打穿巷道頂板進(jìn)入上部采空區(qū)內(nèi)，終孔直徑Ф75m m，鉆孔編號(hào)由小到大、由近及遠(yuǎn)的施工順序進(jìn)行施工。詳細(xì)鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1：

表1 頂部泄水孔設(shè)計(jì)參數(shù)表

3 頂部泄水孔施工技術(shù)

3.1 開(kāi)孔

按照頂部泄水孔設(shè)計(jì)參數(shù)利用Ф127mm金剛石三翼鉆頭進(jìn)行開(kāi)孔，施工1m后孔口安裝瓦斯防噴裝置并通過(guò)抽放軟管與主抽放管路進(jìn)行連接，防止采空區(qū)內(nèi)有毒有害氣體涌出事故發(fā)生。

3.2 止水套管段施工技術(shù)

鉆孔鉆進(jìn)長(zhǎng)度超過(guò)止水套管設(shè)計(jì)長(zhǎng)度2m后，向鉆孔內(nèi)進(jìn)行壓水沖孔，沖孔時(shí)間不低于30min，將孔內(nèi)的沉積巖粉沖洗干凈。沖孔完成后按照設(shè)計(jì)長(zhǎng)度進(jìn)行止水套管下設(shè)工作，套管下至設(shè)計(jì)深度后用純水泥漿進(jìn)行固管，固管漿液按照水灰比1：0.7～1:1.5、比重1.5～1.65進(jìn)行配置，利用井下移動(dòng)注漿泵吸漿并加壓到1MPa通過(guò)孔口注漿閥向孔內(nèi)進(jìn)行壓漿，待孔壁泄壓閥不再返清水后停止注漿，等待30分鐘后再次向孔內(nèi)壓漿直至孔壁泄壓閥返稠漿，關(guān)閉注漿閘閥，注漿固管完成。

3.3 終孔段施工技術(shù)

頂部泄水孔采用Ф75mm金剛石三翼鉆頭進(jìn)行終孔鉆進(jìn)，終孔段施工鉆進(jìn)前，在孔口瓦斯防噴裝置上加裝“兩通蓋板”，其中一個(gè)支管通過(guò)軟管與主抽放管路連接，以便對(duì)采空區(qū)內(nèi)瓦斯及其他有毒有害氣體進(jìn)行抽排；另一個(gè)支管經(jīng)軟管延伸至巷道排水溝，以便對(duì)采空區(qū)內(nèi)的積水進(jìn)行引流。終孔段施工鉆進(jìn)時(shí)每班必須有安檢員在頂部泄水孔施工地點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，并有專(zhuān)職瓦檢員在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)孔口空氣成分進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)采取相關(guān)措施以確保鉆孔終孔段施工安全。

4 頂部泄水孔施工成果

3個(gè)頂部泄水孔均按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了施工，泄水1#孔在21m處進(jìn)入采空區(qū)出水0.5m3/h直至終孔28m水量未見(jiàn)增加；泄水2#孔在終孔45m處進(jìn)入采空區(qū)并出水1m3/h；泄水3#孔施工至終孔66m未見(jiàn)出水。詳細(xì)施工成果參數(shù)見(jiàn)表2：

表2 頂部泄水孔施工成果表

根據(jù)此次施工成果，泄水1#孔和泄水2#孔均在設(shè)計(jì)位置出水可作為巷道淋水治理泄水孔使用；泄水3#孔終孔位置在原11011工作面停采線(xiàn)附近進(jìn)入了實(shí)體巖層且孔內(nèi)未出水不能用作泄水鉆孔，對(duì)該孔采用純水泥漿（水灰比1:1），封孔注漿壓力1Mpa進(jìn)行封孔。

5 頂部泄水孔成果應(yīng)用及采空區(qū)巷道淋水治理效果

5.1 頂部泄水孔成果應(yīng)用

此次頂部泄水孔鉆探成果泄水1#孔和泄水2#孔均探查到了采空區(qū)積水區(qū)域，通過(guò)地面加工“泄水孔孔口放水裝置”將兩個(gè)泄水鉆孔孔口進(jìn)行連接，采空區(qū)內(nèi)的有毒有害氣體經(jīng)抽放管路接口處被抽出，采空區(qū)內(nèi)的積水經(jīng)泄水管路引流至巷道水溝排出。待泄水管路不再有水排出則表明巷道頂部采空區(qū)內(nèi)積水放水完成，放水完成后分別對(duì)兩個(gè)泄水孔進(jìn)行注漿封孔，先向孔內(nèi)注入水泥和黏土混合漿，注漿擴(kuò)散半徑按20m計(jì)算、注漿厚度按0.4m計(jì)算，每個(gè)鉆孔注混合漿約502.4m3，漿液比重按照1.22計(jì)算，單孔注漿干料量約150t，注水泥和黏土混合漿的目的是通過(guò)鉆孔漿液擴(kuò)散封堵采空區(qū)底部淋水區(qū)域的裂隙而徹底堵上淋水通道。最終兩個(gè)鉆孔經(jīng)掃孔后采用純水泥漿（水灰比1:1），封孔注漿壓力1Mpa進(jìn)行封孔。

5.2 采空區(qū)巷道淋水治理效果

經(jīng)過(guò)頂部泄水鉆孔對(duì)10采區(qū)軌道上山上部采空區(qū)內(nèi)積水的引流和疏放，以及通過(guò)鉆孔注水泥和黏土混合漿的方式對(duì)淋水區(qū)域裂隙的封堵，使10采區(qū)軌道上山巷道頂部的淋水得到了徹底的治理，治理后巷道頂部不再淋水，效果十分顯著。

6 結(jié)論

1）應(yīng)用結(jié)果表明，采用頂部泄水孔施工技術(shù)能夠有效的探查采空區(qū)內(nèi)的積水情況、積水位置，探查成果較為明顯。

2）通過(guò)應(yīng)用頂部泄水孔施工技術(shù)，對(duì)采空區(qū)內(nèi)的積水經(jīng)過(guò)泄水鉆孔進(jìn)行引流，有效的治理了采空區(qū)巷道淋水的難題、解除了巷道的水患威脅、消除了淋水對(duì)巷道支護(hù)材料的腐蝕、保證了巷道的安全掘進(jìn)。