近距離煤層開(kāi)采上覆采空區(qū)積水量估算及探放水效果評(píng)價(jià)

張 澤，劉林崗，劉向輝

(陜西能源投資股份有限公司煤業(yè)分公司，陜西 西安 710000)

0 引言

涼水井煤礦42112～42115這4個(gè)工作面位于421盤(pán)區(qū)中北部，工作面均呈東西向布置，西部4-2號(hào)煤層開(kāi)采范圍位于3-1號(hào)煤層采空區(qū)之下。該礦采用下行式開(kāi)采，即先開(kāi)采3-1號(hào)煤層，然后開(kāi)采4-2號(hào)煤層，3-1與4-2號(hào)煤層之間平均距離39 m，4-2號(hào)煤層開(kāi)采冒裂帶直接溝通上覆3-1煤采空區(qū)。由于上覆3-1號(hào)煤層采空區(qū)接受大氣降水、地表水、松散含水層等水源補(bǔ)給，形成了積水采空區(qū)，在開(kāi)采下煤層時(shí)，42112～42115工作面將受3-1號(hào)煤層采空區(qū)積水影響，工作面回采期間存在突水、淹面的危險(xiǎn)，必須對(duì)上覆3-1號(hào)煤層采空積水進(jìn)行有效探放。為了確保探放水效果，需要對(duì)采空區(qū)積水范圍、積水量進(jìn)行估算，合理設(shè)計(jì)探放水鉆孔，對(duì)疏放水量進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，評(píng)價(jià)探放水效果，為近距離煤層群安全開(kāi)采提供可靠保障。

1 3-1號(hào)煤層采空區(qū)分布及充水條件分析

1.1 采空區(qū)分布

3-1號(hào)煤層分布于涼水井煤礦井田西部邊界，目前已完成31103、31102工作面的回采，形成了大面積采空區(qū)及廢棄巷道并積存有大量積水。其中，采空區(qū)面積為36.94萬(wàn)m2，為31102、31103這2個(gè)工作面開(kāi)采區(qū)域；廢棄巷道長(zhǎng)度為1 487 m，廢棄巷道主要分布于工作面采空區(qū)的南側(cè)。4-2號(hào)煤層平均厚度3.3 m，距上覆3-1號(hào)煤層間距為32～43 m，平均間距為38 m，通過(guò)計(jì)算，4-2號(hào)煤層開(kāi)采后導(dǎo)水裂隙帶最大發(fā)育高度為52.28 m，已完全貫穿至3-1號(hào)煤層采空區(qū)。導(dǎo)水裂隙是4-2號(hào)煤層的直接充水通道，因此，當(dāng)42112～42115工作面回采至采空積水壓覆區(qū)時(shí)，上覆3-1號(hào)煤層采空積水將直接沿導(dǎo)水裂隙帶涌入42112～42115工作面。

1.2 開(kāi)采充水條件分析

1.2.1 含(隔)水層特征

3-1煤層平均采厚3.2 m，平均埋深102 m，地表全部被第四系覆蓋，地層由老至新依次為：侏羅系中統(tǒng)延安組第四段(J2y4)、新近系上新統(tǒng)保德組(N2b)、第四系中更新統(tǒng)離石組(Q2l)、上更新統(tǒng)薩拉烏蘇組(Q3s)、全新統(tǒng)風(fēng)積沙(Q4eol)。其中，煤層頂板巖性以弱-強(qiáng)風(fēng)化的粉砂巖、細(xì)粒砂巖、中粒砂巖為主，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，整體穩(wěn)定性較差，屬軟弱-中等易冒落頂板。

根據(jù)地下水的賦存條件及含水層水力特征，含(隔)水層自上而下依次分別為第四系松散層潛水含水層(Q3s+Q4eol)、黃土及紅土相對(duì)隔水層(N2b+Q2l)、侏羅系碎屑巖類風(fēng)化帶孔隙裂隙承壓含水層(J2y4)、燒變巖孔洞裂隙含水結(jié)構(gòu)。其中，侏羅系碎屑巖類風(fēng)化帶孔隙裂隙承壓含水層(J2y4)、燒變巖孔洞裂隙含水結(jié)構(gòu)富水性較強(qiáng)，為主要含水層。由于采動(dòng)塌陷影響，隔水條件發(fā)生一定的變化，采動(dòng)塌陷裂隙已成為大氣降水滲入井下的良好通道[1-3]。

1.2.2 地下水補(bǔ)給、徑流及排泄條件

第四系松散層潛水以大氣降水為主要補(bǔ)給來(lái)源，并接受少量的沙漠凝結(jié)水補(bǔ)給。潛水面起伏與現(xiàn)代地形起伏基本一致，所以地下水的徑流受地形控制，流向由高至低與現(xiàn)代地形基本吻合，局部受地層結(jié)構(gòu)影響有所改變[4-6]。

承壓水除在3-1號(hào)煤層基巖裸露區(qū)通過(guò)風(fēng)化裂隙帶直接得到大氣降水補(bǔ)給外，潛水越流及“天窗”為主要補(bǔ)給途徑，徑流基本順巖層傾向由東北向西南方向。整體上，承壓水無(wú)統(tǒng)一隔水頂板和統(tǒng)一補(bǔ)給區(qū)，因沉積層序的粒級(jí)不同，粒度橫向均有交替變化性。承壓含水層在橫向上具有不連續(xù)性，垂向上具有分段性，儲(chǔ)水空間相對(duì)封閉，水量小、水質(zhì)差、排泄條件差。

1.2.3 充水因素分析

充水水源：依據(jù)3-1號(hào)煤層水文地質(zhì)條件及煤層覆巖結(jié)構(gòu)類型，工作面充水方式分為直接充水和間接充水2種。工作面回采后，上覆巖層呈全厚切落式破壞，裂隙直接發(fā)育至地表，因此，區(qū)內(nèi)大部分地段松散層潛水和地表水為直接充水水源。大氣降水、地表水入滲后先補(bǔ)給松散含水層，再進(jìn)入井下，大氣降水為間接充水水源。大氣降水、地表水和地下水相互之間具有一定的水力聯(lián)系[7]，各類水源匯集于采空區(qū)。

充水通道：煤層開(kāi)采所形成的冒落、裂隙為主要導(dǎo)水通道。煤層開(kāi)采后，冒落帶和導(dǎo)水裂隙帶波及地表或第四系松散砂層含水層，從而引起地表水、大氣降水和地下水涌入井下[8]。

直接充水通道及充水含水層：經(jīng)計(jì)算，3-1號(hào)煤層采后導(dǎo)水裂隙帶最大發(fā)育高度為52.71 m。從采空區(qū)地表變形調(diào)查來(lái)看，地表裂縫已遍布采空區(qū)全段，說(shuō)明上覆巖層移動(dòng)已不遵循有規(guī)律的“三帶”發(fā)展，綜采工作面煤層覆巖移動(dòng)方式為淺埋厚煤層頂板的全厚切落方式。無(wú)明顯的“三帶”發(fā)育，煤層頂板巖層除接近頂板部分的巖層有一定碎脹效應(yīng)外，上部巖層基本是整體垮落，導(dǎo)水裂隙帶已完全貫穿至地表。導(dǎo)水裂隙帶是礦井涌水的直接充水通道，松散層潛水是礦井直接充水含水層[9]。

2 積水區(qū)分析及積水量估算

分析研究采空區(qū)積水范圍及積水量是探放水設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，在詳細(xì)收集地質(zhì)、水文地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，通過(guò)采掘工程平面圖分析確定采空范圍和積水量，指導(dǎo)老空水防治工作[10]。文中積水區(qū)劃分及積水量估算是在前期預(yù)放水工作的基礎(chǔ)上完成的，已疏放了采空區(qū)動(dòng)態(tài)補(bǔ)給量，僅考慮靜態(tài)積水量。

2.1 采空積水區(qū)劃分

通過(guò)對(duì)采掘期間收集的3-1號(hào)煤層底板標(biāo)高繪制了采空區(qū)底板等高線圖，如圖1所示。從圖1中可以看出，采空區(qū)整體呈現(xiàn)為東南高西北低，傾角為1°左右緩緩向西北的單斜構(gòu)造。采空區(qū)最高點(diǎn)位于31103回風(fēng)巷一線，標(biāo)高為+1 186 m；最低點(diǎn)位于31102切眼西北角，標(biāo)高為+1 175 m。此外，廢棄巷道最低點(diǎn)位于31102工作面回撤通道一帶，標(biāo)高為+1 177 m。由3-1號(hào)煤層開(kāi)采期間對(duì)工作面及巷道涌水規(guī)律的觀測(cè)可知：除局部底板起伏區(qū)域外，采空區(qū)涌水均匯集于低洼區(qū)域。根據(jù)采空區(qū)及廢棄巷道分布情況，將3-1號(hào)煤層采空積水區(qū)域劃分為3個(gè)主要區(qū)域，分別為1號(hào)積水區(qū)——廢棄巷道積水區(qū)；2號(hào)積水區(qū)——31103采空區(qū)積水區(qū)；3號(hào)積水區(qū)——31102采空積水區(qū)。

圖1 采空區(qū)底板等高線及積水區(qū)分布Fig.1 Contour line of goaf floor and distribution of ponding zone

2.2 積水區(qū)分布及積水量估算

2.2.1 積水區(qū)分布及水力聯(lián)系分析

1號(hào)積水區(qū)：1號(hào)積水區(qū)主要為廢棄巷道積水，分布于采空區(qū)北側(cè)，積水巷道長(zhǎng)度1 487 m，最低點(diǎn)位于31102工作面回撤通道一帶，標(biāo)高為+1 177 m，大致上為該區(qū)域中心位置，巷道向四周標(biāo)高逐漸升高，最高點(diǎn)標(biāo)高為+1 188 m。由于廢棄巷道與工作面采空區(qū)及開(kāi)口位置均設(shè)置了永久密閉(擋水墻)，與采空區(qū)無(wú)水力聯(lián)系。因此，1號(hào)積水區(qū)可視為一個(gè)獨(dú)立積水區(qū)，積水水位標(biāo)高為+1 188 m，即廢棄巷道均充滿水，其主要接受頂板、煤壁涌水補(bǔ)給，根據(jù)封閉前觀測(cè)情況判斷，廢棄巷道穩(wěn)定涌出量為24 m3/h(旱季)、38 m3/h(雨季)。

2號(hào)積水區(qū)：2號(hào)積水區(qū)分布在31103采空區(qū)膠運(yùn)巷一側(cè)，積水面積為59 262 m2，最低點(diǎn)基本沿膠運(yùn)巷延伸分布，標(biāo)高為+1 181～+1 182 m，向東采空區(qū)底板逐漸升高。31103采空區(qū)與31102采空區(qū)中間留設(shè)了15 m的煤柱，設(shè)置有5個(gè)聯(lián)巷相互聯(lián)通，各聯(lián)巷設(shè)置了密閉并自底板以上1 m左右安設(shè)了導(dǎo)水管。因此，基本可認(rèn)為31103采空區(qū)動(dòng)態(tài)涌水量均已通過(guò)導(dǎo)水管匯流至31102采空區(qū)，2號(hào)積水區(qū)積水標(biāo)高為+1 184 m左右。根據(jù)封閉前觀測(cè)情況判斷31103采空區(qū)穩(wěn)定涌水量為36 m3/h(旱季)、67 m3/h(雨季)。

3號(hào)積水區(qū)：3號(hào)積水區(qū)分布在31102采空區(qū)回風(fēng)巷一側(cè)，積水面積為109 372 m2，標(biāo)高為+1 175～+1 178 m，平均標(biāo)高為+1 176 m，最低點(diǎn)為采空區(qū)西北角，標(biāo)高為+1 175 m，向東采空區(qū)底板逐漸升高，整個(gè)3-1號(hào)煤層采空區(qū)動(dòng)態(tài)涌水量補(bǔ)給均匯流至3號(hào)積水區(qū)。在對(duì)3號(hào)積水區(qū)進(jìn)行預(yù)疏放的前提下，基本可判定3號(hào)積水區(qū)積水標(biāo)高為+1 180 m左右。根據(jù)封閉前涌水量觀測(cè)記錄顯示，31102采空區(qū)穩(wěn)定涌出量為56 m3/h(旱季)、84 m3/h(雨季)。

2.2.2 積水區(qū)水量計(jì)算

老空積水量與老空區(qū)體積、充水系數(shù)有關(guān)，目前國(guó)內(nèi)煤礦較常用的老空區(qū)積水計(jì)算公式為

Q積=∑Q采+∑Q巷

(1)

(2)

Q巷=WLK

(3)

式中，Q積為老空積水量，m3；Q采為采空區(qū)積水量，m3；Q巷為巷道積水量，m3；K為充水系數(shù)，采空區(qū)取0.35，巷道取1.0[11]；M為采厚，m；F為采空積水區(qū)的水平投影面積，m2；L為積水巷道長(zhǎng)度，m；W為積水巷道斷面積，m2；α為煤層傾角，(°)。

通過(guò)對(duì)劃分的積水區(qū)水量計(jì)算，3-1號(hào)煤層老空區(qū)積水總量為221 270.1 m3，見(jiàn)表1。該部分積水直接威脅下層煤4-2號(hào)煤層的安全開(kāi)采，必須對(duì)其進(jìn)行探放。

表1 3-1號(hào)煤層老空積水計(jì)算

3 探放水方案設(shè)計(jì)

3.1 探放水技術(shù)方案

3.1.1 探放水總體原則

根據(jù)3-1號(hào)煤層采空區(qū)封閉計(jì)劃以及42112～42115采掘接續(xù)計(jì)劃安排分析，3-1號(hào)煤層采空區(qū)封閉時(shí)間為2016年7月，42112工作面計(jì)劃于2017年2月底進(jìn)入3-1號(hào)煤層采空區(qū)壓覆開(kāi)采，此時(shí)，42113工作面順槽已形成，42114、42115順槽尚未形成。從3-1號(hào)煤層采空區(qū)特征及其與被壓覆的42112～42115工作面開(kāi)采區(qū)域空間、時(shí)間關(guān)系分析認(rèn)為，無(wú)法在采空區(qū)西北位置的最低點(diǎn)對(duì)采空積水進(jìn)行探放。因此，為合理高效地對(duì)采空區(qū)積水進(jìn)行探放，探放水總體原則為提前施工鉆孔對(duì)采空區(qū)動(dòng)態(tài)補(bǔ)給水量進(jìn)行預(yù)放，防止老空積水面積及積水量增大，隨著42112～42115工作面的開(kāi)采及掘進(jìn)，再分段分時(shí)對(duì)采空積水進(jìn)行區(qū)段式逐步探放[12]。

3.1.2 鉆孔布置

此外，考慮到采空區(qū)的泥(砂)易涌出，在放水過(guò)程中鉆孔被堵塞的概率較大，當(dāng)被堵后放水鉆孔排水量減少甚至無(wú)水，容易造成技術(shù)人員對(duì)探放水效果的誤判，進(jìn)而形成安全隱患。因此，在每個(gè)探放水階段，均在積水區(qū)低位施工1～3個(gè)放水孔，低位施工1～2個(gè)觀測(cè)孔，探放水鉆孔布置如圖2所示。

圖2 鉆孔設(shè)計(jì)布置Fig.2 Design of borehole layout

3.1.3 探放水階段

為保證對(duì)采空積水水量進(jìn)行監(jiān)控，保證積水能夠得到充分疏放，將探放水分為如下3個(gè)階段。

第1階段：在3-1號(hào)煤層采空區(qū)封閉前，在42112注氮硐室處施工1個(gè)排水鉆孔至31102采空區(qū)回風(fēng)側(cè)密閉處，將采空區(qū)動(dòng)態(tài)涌水量引入4-2號(hào)煤層，并通過(guò)獨(dú)立排水管路排出礦井，從而防止采空區(qū)積水面積及積水量增大，本階段設(shè)置1個(gè)排水鉆孔。

第2階段：42112工作面開(kāi)采臨近上覆采空區(qū)前，在42112輔運(yùn)巷施工鉆孔，對(duì)1號(hào)積水區(qū)進(jìn)行探放，在42113輔運(yùn)巷對(duì)2號(hào)、3號(hào)積水區(qū)進(jìn)行第1次探放，將42112、42113工作面上覆采空積水探放完畢，保證2個(gè)工作面的安全回采。本階段共布設(shè)放水孔4個(gè)，即T2-1、T2-2、T3-1、T3-2；觀測(cè)孔4個(gè)，即G2-1、G2-2、G3-1、G3-2。

第3階段：在42114工作面開(kāi)采臨近上覆采空區(qū)前，在42114、42115輔運(yùn)巷對(duì)2號(hào)、3號(hào)積水區(qū)進(jìn)行第2次探放，將42114、42115工作面上覆采空區(qū)探放完畢，最終實(shí)現(xiàn)將3-1號(hào)煤層采空區(qū)積水徹底疏放。本階段共布設(shè)4個(gè)放水孔，即T2-3、T3-3、T3-4、T3-5；2個(gè)觀測(cè)孔，即G2-3、G3-4。

3.2 采空區(qū)積水排放技術(shù)方案

排放上覆采空區(qū)積水的傳統(tǒng)方法是將采空區(qū)的積水通過(guò)放水鉆孔排放至巷道底板后經(jīng)小水泵抽排至巷道的水窩、水倉(cāng)，再通過(guò)排水管路經(jīng)盤(pán)區(qū)水倉(cāng)、中央水倉(cāng)排至地面污水處理廠。這樣，將導(dǎo)致井下排水系統(tǒng)工程量大、排水系統(tǒng)中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)復(fù)雜、排水設(shè)備多、排水崗位多，采空區(qū)清水抽至地面后易被污染，需凈化處理，增加了地面污水廠處理壓力及費(fèi)用。因此，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，針對(duì)綜采工作面上覆采空區(qū)面積大、積水量大的特點(diǎn)，從提高排放效率、降低投入、減少污染等方面入手，改變傳統(tǒng)的采空區(qū)積水二次落地的排水方案。采用孔對(duì)管直排技術(shù)，將放水孔與獨(dú)立排水管路連接，從而實(shí)現(xiàn)采空積水在水壓差作用下自流至08機(jī)頭硐室水倉(cāng)→02機(jī)頭硐室水倉(cāng)→地面高位水池→水處理站→礦井地面、井下用水。從而簡(jiǎn)化排水系統(tǒng)，降低因排水設(shè)備故障影響放水及積水情況的發(fā)生，最大程度降低生產(chǎn)成本，同時(shí)，解決礦井工業(yè)用水不足的問(wèn)題，以期實(shí)現(xiàn)安全、高效、綠色排放水，從而確保下層煤綜采工作面安全順利回采。

4 探放水效果評(píng)價(jià)

針對(duì)3-1號(hào)煤層采空區(qū)積水的防治工作，根據(jù)探放水技術(shù)方案設(shè)計(jì)，已完成第一、二階段的探放水工作，及42112工作面過(guò)上覆采空區(qū)的開(kāi)采。所有探放水鉆孔均使用ZDY1900L(P)履帶式全液壓坑道鉆機(jī)按照設(shè)計(jì)的鉆孔參數(shù)施工，安設(shè)6.0 m孔口管，終孔孔徑為75 mm。

4.1 第1階段探放水及效果評(píng)價(jià)

4.1.1 工程實(shí)施

3-1號(hào)煤層采空區(qū)于2016年7月上旬封閉，在此之前于2016年3月下旬完成了鉆孔J預(yù)出水口的施工，并將3號(hào)積水區(qū)所在31102采空區(qū)動(dòng)態(tài)涌水通過(guò)鉆孔自流至4-2號(hào)煤層，再將鉆孔J預(yù)出水口與獨(dú)立排水管路連接，在水壓差作用下自流至08機(jī)頭硐室水倉(cāng)→02機(jī)頭硐室水倉(cāng)→地面高位水池→水處理站→礦井地面、井下用水。

4.1.2 效果評(píng)價(jià)

在第2階段實(shí)施前，該鉆孔穩(wěn)定涌水量約為45 m3/h(旱季)、85 m3/h(雨季)，與之前觀測(cè)的采空區(qū)涌水量基本平衡，說(shuō)明采空區(qū)動(dòng)態(tài)涌水量基本已引流至4-2號(hào)煤層，采空區(qū)積水面積及積水量保持穩(wěn)定，據(jù)預(yù)疏放水鉆孔進(jìn)水口標(biāo)高(+1 180.5 m)對(duì)采空區(qū)積水面積、積水量以及積水區(qū)的劃分提供了可靠的依據(jù)。此外，該放水孔在后期作為3號(hào)積水區(qū)探放水的觀測(cè)孔。

4.2 第2階段探放水及效果評(píng)價(jià)

4.2.1 工程實(shí)施

2016年9～10月，先后完成了放水孔T1-1、T2-1、T2-2、T3-1、T3-2及觀測(cè)孔G2-1、G2-2、G3-1、G3-2等9個(gè)鉆孔的施工，各鉆孔均按設(shè)計(jì)參數(shù)施工至目標(biāo)靶區(qū)。其中，T1-1為1號(hào)積水區(qū)放水孔；T2-1、T2-2、G2-1、G2-2為2號(hào)積水區(qū)42112～42113上覆區(qū)域探放水孔；T3-1、T3-2、G3-1、G3-2為3號(hào)積水區(qū)42112～42113上覆區(qū)域探放水孔。

4.2.2 效果評(píng)價(jià)

1號(hào)積水區(qū)探放水效果評(píng)價(jià)：如圖3所示，1號(hào)積水區(qū)放水鉆孔T1-1于2016年9月9日施工完成并開(kāi)始放水，最大放水量110 m3/h，隨著放水時(shí)間延續(xù)，鉆孔涌水量逐漸減小，至9月30日，歷時(shí)21 d，趨于穩(wěn)定。此時(shí)，穩(wěn)定涌水量為30 m3/h，穩(wěn)定涌水量與前期觀測(cè)的1號(hào)積水區(qū)動(dòng)態(tài)補(bǔ)給量相差無(wú)幾；總放水量為40 776 m3，其中，疏放靜態(tài)積水量為25 656 m3，與計(jì)算的1號(hào)積水區(qū)積水量26 468.6 m3基本一致。因此，可以判定1號(hào)積水區(qū)除局部低洼起伏段外，絕大部分積水已經(jīng)得到充分疏放。

圖3 T1-1鉆孔涌水量隨時(shí)間變化曲線Fig.3 Variation of water inflow of T1-1 borehole with time

2號(hào)積水區(qū)探放水效果評(píng)價(jià)：2號(hào)積水區(qū)探放水孔T2-1、T2-2、G2-1、G2-2，于2016年9月20日施工完成并同時(shí)開(kāi)始放水。從圖4可以看出，放水孔T2-1、T2-2涌水量歷時(shí)19 d均趨于穩(wěn)定，涌水量分別為4 m3/h、20 m3/h，T2-1涌水量衰減速度明顯快于T2-2，觀測(cè)孔G2-1、G2-2涌水量從15 m3/h左右快速衰減趨至1.0 m3/h左右，說(shuō)明放水孔T2-2位于本次探放水區(qū)域的低位處，即2號(hào)積水區(qū)動(dòng)態(tài)涌水自東南向西北匯流。當(dāng)放水孔水量趨于穩(wěn)定時(shí)，所有鉆孔涌水量為27 m3/h左右，總放水量為51 363 m3。從以上涌水量變化分析得出，42112～42113上覆2號(hào)積水區(qū)積水已得到充分疏放，疏放靜態(tài)積水量為39 051 m3。此外，動(dòng)態(tài)補(bǔ)給量為27 m3/h，該動(dòng)態(tài)補(bǔ)給量與觀測(cè)值36 m3/h(旱季)、67 m3/h(雨季)存在一定差距，結(jié)合放水孔T2-1、T2-2涌水量衰減變化關(guān)系分析看出，2號(hào)積水區(qū)剩余動(dòng)態(tài)補(bǔ)給水量沿31103采空區(qū)北側(cè)最低點(diǎn)流向31102采空區(qū)。

圖4 2號(hào)積水區(qū)第2組鉆孔涌水量隨時(shí)間變化曲線Fig.4 Variation of water inflow of second group borehole in No.2 ponding zone with time

3號(hào)積水區(qū)探放水效果評(píng)價(jià)：3號(hào)積水區(qū)探放水孔T3-1、T3-2、G3-1、G3-2于2016年10月5日施工完成并同時(shí)開(kāi)始放水。由于T3-1、T3-2放水量較大，因此，以T3-2為主放水孔，控制T3-1涌水量在10 m3/h左右。從圖5可以看出，隨著T3-2鉆孔開(kāi)始放水，J預(yù)鉆孔涌水量在短短2 d內(nèi)便衰減至0，T3-2鉆孔涌水量歷時(shí)25 d趨于穩(wěn)定，涌水量為65 m3/h左右；同時(shí)，T3-1、G3-1、G3-2鉆孔涌水量均趨近于0。說(shuō)明T3-2鉆孔位于本次探放水區(qū)域的最低位，即3號(hào)積水區(qū)動(dòng)態(tài)涌水自東南向西北匯流。當(dāng)T3-2鉆孔涌水量趨于穩(wěn)定時(shí)，所有鉆孔涌水量為60 m3/h左右，總放水量為81 420 m3，從以上涌水量變化可分析得出，42112～42113上覆3號(hào)積水區(qū)積水已得到充分疏放，疏放靜態(tài)積水量為45 420 m3。

4.3 工作面安全通過(guò)上覆采空區(qū)效果評(píng)價(jià)

2017年2月底，工作面開(kāi)始進(jìn)入采空壓覆區(qū)開(kāi)采，同年4月底完成了采空壓覆區(qū)開(kāi)采工作。開(kāi)采期間，工作面頂板偶爾有少量淋水現(xiàn)象，但淋水量均小于5 m3/h，且持續(xù)時(shí)間較短，一般不會(huì)超過(guò)24 h。此外，工作面采空區(qū)涌水量也無(wú)明顯變化，說(shuō)明上覆采空區(qū)積水已經(jīng)得到充分疏放，保障了工作面的安全開(kāi)采。

圖5 3號(hào)積水區(qū)第2組鉆孔涌水量隨時(shí)間變化曲線Fig.5 Variation of water inflow of second group borehole in No.3 ponding zone with time

5 結(jié)論

(1)在收集3-1號(hào)煤層采空區(qū)的地質(zhì)及水文地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，分析了采空區(qū)底板起伏情況，確定了積水量、積水區(qū)域及流向，估算了3個(gè)采空區(qū)的積水量。

(2)分階段在積水區(qū)域低位施工放水孔，將放水孔與管路連接直接排放出工作面，并對(duì)其進(jìn)行處理利用。探放鉆孔工程量大大減小、積水疏放效果良好、簡(jiǎn)化了排水系統(tǒng)、充分利用了采空積水，節(jié)省了工程費(fèi)用。

(3)工作面回采期間頂板基本無(wú)淋水，消除了涼水井煤礦上覆采空積水對(duì)安全生產(chǎn)的威脅，實(shí)現(xiàn)了安全探排放上覆采空區(qū)積水，為近距離淺埋煤層群上覆采空區(qū)積水探放積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。