| 标题 | 煤矿采空区积水探放技术研究与应用 |
| 范文 | 吴磊 赵则龙 摘要：16煤开采的顶板为12煤开采工作面的采空区，采空区积水对16煤工作面掘进和回采存在严重的水患威胁。通过对采空区积水规律的研究，提出在积水采空区下探放水设计方案。该设计方案能安全疏放12煤的采空区积水，确保了16煤工作面安全回采，对同类型条件下的煤层开采具有较强的指导意义。 关键词：采空区 ?探放水 ?钻探设计 ?应用 1 积水区的形成 积水区由开采12下煤1211等工作面所形成，形成时间为：1996年至2005年。如图1所示，根据泉上煤矿采掘工程图运用AutoCAD软件进行统计得出积水区域面积为S=214753.4167m2。根据岩移观测数据得知地表最大下沉量为W=0.5m;老空区工作面采高M=0.8m，煤层倾角α=4.8°。 充水系数为：K=1-W/M=1-0.5÷0.8=0.375 积水量：Q=KSM/cosα =0.375×214753.4167×0.8÷cos4.8° =64652.77138m3 图1 ?积水区示意图 2 钻孔设计 矿井12下煤与16煤层间距为50m-60m，16煤运输顺槽掘进的前上方为12下煤老空积水区，选择在16煤16111中运巷道掘进了放水硐室，开展放水工作。 2.1 设钻探备 钻机使用MK-4型，BW-200型注浆泵，BW-200型试压泵。 2.2 放水钻孔位置与参数 在16111中运巷道中共布置三个钻场，沿16111中运巷道距运输大巷位置253.65m处布置第一钻场;沿16111中运巷道在距离第一钻场97.56m处布置第二钻场;沿16111中运巷道在距离第二钻场118.8m处布置第三钻场。第一钻场与第二钻场布置二个钻孔，第三钻场布置一个钻孔。16111中运巷道探放水设计如图2，放水孔参数见表1。 图2 ?16111中运巷道钻场布置示意图 表1 ?放水孔参数 2.3 探水钻孔布置方式 探放水设计钻孔应成组布置，尽可能地一次性打透积水区的最洼点，由于工程限制不能一次打透时，必须从浅部探起，边探放边掘进，保持足够的超前距，直至威胁解除。沿16111中运巷道共布置三个钻场，第一钻场与第二钻场设计不同方位两个孔，第三钻场设计一个孔，钻孔的开孔层位应选择在完整岩石中，以防漏掉老空水，如图3所示。 图3 ?16111中运巷道探放水钻孔布置图 钻孔孔径为75mm，但钻孔到达积水区后，可根据水量、水压、排水能力等情况适当进行扩孔。 2.4 钻孔施工工艺设计 ①开孔用φ133mm圆径钻头扩孔钻进至6m，下φ108mm孔口管6m。②清水冲孔后用425#水泥调浆，用注浆泵井口封闭注浆至井口管外返浆，封闭孔口管。③待水泥凝固后（48小时）用φ89mm钻头扫孔6m。④做孔口管水泥封闭固管耐压试验，压力不小于2MPa，试压时间不小于30min，耐压试验合格后方可施工。⑤孔口安装高压水阀。⑥用φ75mm钻头钻至12下煤的采空区，测水压值与涌水量。⑦加高压阀后，用φ75mm钻头扩孔，正常放水并加水流计测量放水量。 2.5 探放水工程质量要求 必须保证钻孔的质量和准确性。开孔的位置、方位必须由测量挂线给定，倾角用罗盘给定，开孔后进行核实，切实把好开孔关。还要做好孔口管耐压试验。在钻孔过程中，可采用导向钻进，以保证钻孔的精度。在穿透积水区前要安装好控水装置，以便出水后能控制放水量。在实际工作中，当单孔最大水量达到1.67m3/min时，必须控制放水量，防止因排水而冲垮巷道。 2.6 封孔 钻孔放水完毕后及时用水泥浆封孔。使用普通硅酸盐水泥425#水泥，水泥浆配比为1：5.5，强度等级为M10。 3 安全技术要求 ①打钻地点必须安设专用电话和充分的照明，清理加固巷道，挖好清水池，安装进水管路。②一定要做好16111中运巷道的排水工作，铺设好排水管路。密切关注钻探过程中的涌水量。③每个钻孔放水量控制在60m3/h左右，一般保证2个孔同时工作。放水期间设专人看守放水孔，监视放水全过程，记录并核对放水量。④建立探水情况记录制度，记录内容见表2。记录表一式三份，一份报地质技术员，以便进行水文地质情况分析;一份存档;一份交接给下一班。 表2 ?探水情况记录表 4 探放水施工效果 本次钻探钻工程在16111中运巷道中共布置三个钻场，第一钻场与第二钻场布置二个钻孔，第三钻场布置一个钻孔，共五个钻孔，根据16111中运巷道施工进度，2011年12月15日开始进行探放水施工，2012年2月28日全部结束，期间放水孔、排水系统和施工巷道均未出现异常，安全掘进巷道640m，疏放12煤采空区积水65000m3，消除了12煤采空区积水对16煤工作面掘进及回采的水患威胁，实现了矿井安全生产。 参考文献： [1]国家安全生产主监管理总局.煤矿防治水规定[M].北京：煤炭工业出版社，2009. [2]王宏科.煤矿探放水工程设计优化与实践[J].中国煤炭地质，2012，11（24）. [3]高有存.积水采空区下近距离巷道探放水掘进施工技术[J].煤矿开采，2009. 作者简介：吴磊（1980-），男，山东济宁人，讲师，2006年山东科技大学采矿工程硕士研究生毕业，主要从事煤矿开采技术相关的教学和科研工作。 |
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