西銘礦42208工作面探放水方案及效果淺析

張富強

（山西西山煤電股份有限公司西銘礦，山西 太原 030052）

1 西銘礦概況

山西西山煤電股份有限公司西銘礦（全文簡稱西銘礦）隸屬于山西焦煤西山煤電集團，是現(xiàn)代化大型機械礦井。井田東西長約16.9 km，南北寬約4.2 km，面積35.0595 km2，開采煤層2號、3號、8號、9號，設(shè)計生產(chǎn)能力360萬t/a，開采深度1010～1370 m，采用走向階梯平峒開拓方式生產(chǎn)原煤。

西銘礦水文地質(zhì)類型為中等。奧灰水水位最高標高為+850 m，最低可采煤層（9號煤）底板最低標高為+879 m，全部可采煤層不受奧灰水的威脅。西銘礦經(jīng)過60余年的開采，井下形成了大范圍的老空積水區(qū)，給同層及下部近距離煤層開采造成了很大影響。截止2020年底，西銘礦采空區(qū)積水面積保守預(yù)計有448萬m2，積水量300余萬m3。隨著開盤區(qū)域的擴大和開采深度的延伸，采空區(qū)面積還在不斷增大，采空區(qū)積水量也在不斷增多。采空區(qū)范圍大、積水點多、面廣是現(xiàn)今及以后西銘礦井下積水的主要特點，也是影響采掘活動的主要水害水源，因此井下探放水工程的重要性日益突出，做好井下探放水工作是礦井水害防治的重要舉措，也是礦井長治久安的重要保障[1-2]。

2 42208工作面概況

42208工作面井下位于西銘礦西十二盤區(qū)左翼，設(shè)計走向長583 m，傾斜長197 m。工作面地表為山谷地型，植被稀少，地表二疊系上統(tǒng)上石盒子組地層出露，局部為第四系黃土覆蓋。工作面東部地表有婁煩灘溝由南向北流過，其為季節(jié)性河流，雨季有水，平時干涸，無低洼積水。工作面蓋山厚度342～457 m，平均390 m，間距最小處位于婁煩灘溝底。

工作面上部有二疊系下統(tǒng)山西組砂巖弱含水層，含水性弱，揭露時僅局部有滴水，開采期間未發(fā)現(xiàn)有涌水現(xiàn)象。東部相鄰2號煤層西十盤區(qū)42022、42020工作面采空區(qū)（該區(qū)域為西十盤區(qū)最低處），兩個工作面開采時間為2002年—2004年，該盤區(qū)于2013年開采完并關(guān)閉。根據(jù)開采期間工作面涌水量、蓋山厚度、地表水文及歷年降雨資料，初步預(yù)測采空區(qū)內(nèi)有積水25400 m3，對42208工作面的開采造成了影響。

工作面不受奧灰水影響；周邊無小煤窯破壞區(qū)，不受小窯積水影響；上覆砂巖含水層均為弱含水層，含水微弱，對工作面掘進基本無影響。

綜上分析，工作面僅受相鄰采空區(qū)積水的影響，為確保42208工作面的安全開采，須對采空區(qū)積水進行探放。

3 42208工作面探放水方案確定

3.1 探放水總體布局

由于工作面皮帶巷比軌道巷高16 m，且相鄰西十盤區(qū)采空積水區(qū)最低點位于該工作面軌道巷尾附近處（如下頁圖1），為確保施工安全，采取從高水頭向低水頭逐步探放的原則進行探放水，確定工作面首先掘進皮帶巷，在皮帶巷探水線處開始進行探放水施工。

3.2 鉆孔布置

由于西十盤區(qū)采空區(qū)為西銘礦本礦的采空區(qū)，采空區(qū)范圍有可靠的圖紙做依據(jù)，根據(jù)我礦2號煤層堅硬程度，將采空區(qū)積水線外推30 m作為探水線，探水線再外推30 m作為警戒線。

在皮帶巷探水線處布置第一組探放水孔，一組至少兩個，其中一個作為驗證孔用，第二組鉆孔正對42022尾巷布置，第三、四組鉆孔均在5 m水頭（即0.05 MPa）處布置一組鉆孔，第五組鉆孔布置在切眼探水線處，第六組鉆孔正對42022盲巷布置，共計需要布置6組至少12個鉆孔（見圖1）。

圖1 42208工作面探放水鉆孔布置圖

3.3 排水系統(tǒng)

考慮到采空區(qū)預(yù)計積水量較大，為緩解2號煤生產(chǎn)銜接緊張的局面，盡量減小對掘進的影響，同時綜合考慮排水設(shè)備的排水能力，設(shè)計工作面皮帶巷鋪設(shè)兩趟13.3 cm排水管（中間安裝流量表），安裝4臺高效泵，并設(shè)專人排水。

3.4 施工組織和安全技術(shù)措施

工作面探放水必須是專門的探放水隊伍用專用的探放水鉆機進行施工，同時專業(yè)防治水技術(shù)人員必須現(xiàn)場跟班指導(dǎo)，按規(guī)定先下設(shè)套管再施工放水鉆孔。探放水施工前必須編制探放水專項技術(shù)措施和安全措施，在受水害影響區(qū)域施工的人員必須進行班前會水害培訓(xùn),并現(xiàn)場熟悉避水災(zāi)路線。一旦該區(qū)域出現(xiàn)突發(fā)水害應(yīng)立即組織人員有序撤離。

4 探放水過程及效果

2020年6月14日皮帶巷掘進至探水線時施工第一組鉆孔的第一個鉆孔K1。打透后水壓比預(yù)計的要大，經(jīng)現(xiàn)場測得該處水壓0.25 MPa，即該處的水頭高度是25 m，水壓表處該處的標高為1089 m，計算出西十采空區(qū)積水的實際積水標高為1114 m，比預(yù)計的積水標高1095 m高19 m。根據(jù)實際積水標高1114 m對采空區(qū)積水進行了進一步分析、估算，預(yù)計西十采空區(qū)的積水量為35萬m3，遠大于初步預(yù)計的25400 m3。放水期間要用流量表統(tǒng)計放水量，定期監(jiān)測水頭高度，及時掌握、分析采空區(qū)積水變動情況。在第一組放水孔完成放水任務(wù)后，組織掘進施工，至第二組探放水孔處施工第二組探放水孔，依次類推至第六組探放水孔完成放水任務(wù)為止。施工第六組鉆孔時發(fā)現(xiàn)鉆孔深度比設(shè)計的深度少5 m左右，經(jīng)過查閱以前的測量資料發(fā)現(xiàn)42022工作面的盲巷填圖時少填4.5 m。

整個探放水工程至11月2日圓滿結(jié)束，共計施工鉆孔12個，共計放水量180785 m3，比預(yù)計積水量35萬m3少169215 m3，經(jīng)對積水區(qū)進一步研究分析，發(fā)現(xiàn)積水區(qū)內(nèi)有兩個低洼區(qū)，其標高低于42208切眼標高，經(jīng)估算兩個低洼區(qū)積水量有約19萬m3，剩余積水量和放水量之和為370785 m3，比預(yù)計積水量35萬m3多20785 m3，經(jīng)分析預(yù)計采空區(qū)還有5 m3/h左右的補給水，在后期對第六組鉆孔的持續(xù)監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)采空區(qū)積水的補給量在5～6 m3/h左右，驗證了之前的判斷。

5 結(jié)論

1）工作面回采期間無淋滴水現(xiàn)象，不足以證明采完之后采空區(qū)內(nèi)補給水就小，采煤造成地表不同程度的裂縫、變形，甚至塌陷，后期必須對地表進行仔細排查，掌握采空區(qū)地表裂縫、塌陷情況，以便更加準確的預(yù)測采空區(qū)內(nèi)的積水情況。

2）在平時測量填圖中要制定制度，加強管理，小到巷道內(nèi)的硐室大到工作面的實際停采線都必須準確填圖。在探放水設(shè)計時，為確保探放水的絕對安全，必須對采空范圍進行再次核對分析，以避免出現(xiàn)采空邊界填圖不準確，造成提前揭露采空區(qū)導(dǎo)致透水事故發(fā)生。

3）由于老空積水標高和積水量在探放水前大多難以精確預(yù)計，所以應(yīng)該嚴格按照探放老空水規(guī)定留設(shè)探水線位置，不能抱有僥幸心理。在施工探放老空積水的第一個鉆孔時，要高度重視打鉆施工程序，尤其鉆孔封孔質(zhì)量要提高一個等級，同時要有水害應(yīng)急救援措施。

4）由于老空水水量、水壓難以精確預(yù)計，所以探放老空水時要綜合考慮工作面順槽的掘進順序，應(yīng)做到從高水頭向低水頭進行探放水施工安排。同時探放老空水對生產(chǎn)銜接的影響程度往往存在不確定因素，因此在生產(chǎn)銜接安排上要對探放水工作進行充分的考慮，避免探放水與生產(chǎn)銜接之間出現(xiàn)矛盾。

5）目前老空區(qū)積水量預(yù)計還沒有一種準確的預(yù)測方法，預(yù)測的積水量與實際積水量往往存在較大出入，存在著一定的誤導(dǎo)性，這在一定程度上增大了探放水的危險性。因此，采空區(qū)積水量準確預(yù)計還有待進一步研究解決。