老空区探放水技术在板石煤矿的研究与实际应用

李在春

摘 要：本文通过板石煤矿采空区积水量进行估算，对11910工作面老空水成水原因及12010工作面的影响进行了分析，提出了老空区探放水技术方案；从而排放出了老空水，解决了对回采、掘进工作面的水害威胁，保证了施工安全和工程进度。

关键词：老空积水；探放水；积水量计算

中图分类号：TD175 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）10-0161-01

1 工程概况

1.1 积水区简介及积水量计算

12018工作面回采及12020工作面掘进涉及到两个采空区（11910、119b06）的两处积水空区。

11910工作面于2011年10月中旬开采，至2012年7月中旬采毕，采空区平均采高1.73m。该采空区的积水空区最低点在开切眼下出口处，在回采21902工作面时，于2012年4月11日进行过探放，历时29天，探放出积水8000m3。距上次探放水已过2年半时间，该积水空区又重新集聚少量积水。

119b06工作面于2013年6月下旬开采，至2013年10月上旬采毕，采空区平均采高1.50m，该采空区最低点在开切眼下出口处，形成积水空区。如图1所示。

（1）11910积水空区最低积水点标高-566.76m，最高积水线标高-563.00m，水頭高度为3.76m，积水空区走向长度55m，积水面积3281m2，积水量1538m3。（2）119b06积水空区最低积水点标高-549.09m，最高积水线标高-540.00m，水头高度为9.09m，积水空区走向长度215m，积水面积11403m2，积水量7216m3。

1.2 探放水目的

11910采空积水区，其下部是准备开采的12018工作面；119b06采空积水区，其下部是准备开采的12020工作面。其层间距小于导水裂缝带高度。《煤矿防治水规定》附录三第五条第3款要求如下：在水淹区下或老窑积水区下的煤层中进行回采时，防隔水煤（岩）柱的尺寸，不得小于导水裂缝带最大高度与保护带高度之和。12018工作面回采后裂缝带高度是37.57m。防水安全煤岩柱保护带高度11.40m。

综上分析，导水裂缝带最大高度与保护带高度之和为48.97m，该区域19、19b号煤层与20号煤层的层间距分别为10m、8m。所以11910、119b06采空区积水对于12018、12020的正常开采存在水害隐患威胁，必须探放。

1.3 钻场位置、环境及工程地质条件

11910、119b06采空区积水各有一处，所以，探放水钻场分两处设置。

第Ⅰ钻场在12018开切眼下出口里邦2m处，探放11910积水空区。第Ⅱ钻场在12018开切眼上出口外退17m处，探放119b06积水空区。

以上两处钻场均利用掘送完毕的巷道布置钻场。各钻场位置处20号煤层与19号、19b煤层层间距分别为10m、8m。钻场巷道顶板距空区底板间岩柱分别为8m、6m。所钻主要岩石为：泥质粉砂岩、细砂岩、泥岩等，岩层倾角4°-7°，各岩层均为平行岩层。

2 方案设计

钻场确定后，按设计方位、设计倾角，向11910、119b06采空区单孔或扇形布钻，钻孔过20号煤层顶板进入11910、119b06采空积水区。钻孔出水后向临时水仓排放。临时水仓内设水泵，通过排水管路，将水自临时水仓通过回风顺槽（或运输顺槽）、（经）20层回风巷、（经）-575回风大巷，排至-585水仓。

3 钻场、钻孔及临时水仓

钻场：第Ⅰ钻场在12018开切眼下出口里邦2m处。第Ⅱ钻场在12018开切眼上出口外退17m处。

钻孔：每个钻场各设计探放水钻孔2个，根据实际施工情况，钻孔布置可适当调整或增减。

临时水仓：临时水仓布置在各钻场附近适当处，容积15m3。

4 施工工艺

4.1 钻场施工

（1）钻场必须支护完好，无空顶、无悬矸、无离合顶，底板平整。施工点里外各5m范围内无杂物，无浮矸。（2）钻机安装必须平稳牢固，安好钻机接电时，要严格执行停送电制度。钻探材料要摆放整齐。钻机安好后，调试钻机使其正常运转。（3）钻孔测放由技术人员按设计测放钻孔方位及倾角，施工时必须严格按技术人员测放的钻孔参数施工。

4.2 钻孔施工

（1）用￠108mm钻头钻进10.5m，用￠159mm钻头扩孔至10m，下入￠127mm止水套管。（2）将止水套管插入孔内后，在孔口用水玻璃和水泥将止水套管固定并封死，在管的上方另留一个小管，而后用泥浆泵从止水套管内向止水套管四周压入水泥浆，开始从小管跑出空气和水，待跑出浓水泥浆时将小管封死，继续向孔内压入水泥浆，至管外返浆为止，关闭止水套管上的闸阀，待水泥浆凝固。（3）待固管水泥凝固48小时后，用钻头扫孔至套管顶头以上0.5m，用注浆泵向孔内压水，做耐压试验，待压力达到0.3Mpa时，调整泵量，保持压力5min，若止水套管无松动、管外无返水，则止水套管固管成功。若止水套管松动或管外返水，则应继续注浆，扫孔后重新固管，直至固管成功。（4）固管成功后用钻头无芯钻进，打到设计孔深。（5）终孔后采取防喷反压措施，安全抽出钻具，将准备工作做好后，即可放水。

5 排放水

（1）钻孔单孔出水量：第Ⅰ钻场123.88m3/h；第Ⅱ钻场185.38m3/h。（2）排放水需用时间：按矿现有设备实际情况，钻孔出水量需加以控制。两处排水地点每小时均按20m3全天排放：以上两个积水空区总积水量为8554m3，总计需要排放17.79天。但是，空区水在正常排放完毕后，空区积水不会马上断流，仍会有少量积水涌出，且会持续一段时间，需做好后期的排水工作。

6 探放水结论

12018工作面回采及12020工作面掘进涉及到两个采空区（11910、119b06）的两处积水空区，于2014年11月开始探放，2015年4月结束，历时138天，共计2钻，工程量149m，累计探放水7584m3。经联合验收，确定空区积水已经基本排放完毕（不排除由于所探放区域小褶曲发育，巷道底板凹凸不平，易导致局部有小坑洼积水，放不出来现象），解决了12018工作面回采及12020工作面掘进的水害威胁。

7 结语

为了验证以上探放水的效果，2015年8月在12020开切眼（即119b06工作面空区下方）进行了第二次施工探放，结果没有空区积水被放出。实践证明了以上探放水的设计、施工、方法，完全可以满足采空区探放水工作的需要，防止了煤矿水害事故的发生，确保了煤矿安全生产的有序进行。

参考文献

[1]朱现民，刘聚友.煤矿采空区积水探放技术与方法[J].煤炭技术，2009，（11）：87-89.

[2]柴登榜.矿井地质工作手册（下册）[M].北京：煤炭工业出版社，1981.

[3]国家安全生产监督管理总局.《煤矿防治水规定》[M].北京：煤炭工业出版社，2009.