新技術(shù)、設(shè)備在利民煤礦探放水工程中的應(yīng)用

摘 要：文章闡述了利民煤礦探放井田邊界老空水所采取的技術(shù)措施，介紹了探放水過程中所采用新技術(shù)、新設(shè)備的優(yōu)點及取得的經(jīng)濟效益，為同類條件下煤礦探放水工作提供了很好的借鑒經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：老空水；新技術(shù)；探水設(shè)計

1 探放水工程概述

內(nèi)蒙古利民煤焦有限責(zé)任公司煤礦（下簡稱利民煤礦）位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市鄂托克旗境內(nèi)，主采山西組9煤和太原組16煤。按照采掘計劃，本年度擬掘進09115工作面。該工作面位于井田北部邊界，與多個小煤窯相鄰。周邊小煤窯與利民煤礦同采9煤，現(xiàn)已全部關(guān)閉，由于小煤礦開采時間較長，又缺乏準確詳細的測量資料，停產(chǎn)后采空區(qū)可能存有大量積水。根據(jù)以往地面電法勘探資料，09115工作面周邊存在異常富水區(qū)域。為防止老空突水，需對該工作面富水異常區(qū)進行探放。為此，利民煤礦對09115工作面回風(fēng)順槽外小窯老空水編制了探放水設(shè)計，并投入了先進的技術(shù)手段和裝備進行探水施工，最終取得了較滿意的成果，解除了邊界外老空水對工作面開采的威脅。

圖1 利民煤礦9煤瞬變電磁勘探成果圖

2 探放水設(shè)計

本次施工采用ZDY6000LD長距離定向鉆機，根據(jù)鉆機特性設(shè)計在回風(fēng)順槽內(nèi)布設(shè)2個探水點，1#探水點布置在現(xiàn)09115回風(fēng)順槽平巷內(nèi)50m處；2#探水點布置在新09115回風(fēng)順槽內(nèi)630m處。每個探水鉆場布置3個走向長鉆孔，分別為1#、2#和2-1#，單個鉆孔長度750m，鉆孔布設(shè)見圖。

1#孔布置在距現(xiàn)順槽左幫20m處，2#孔主孔布置距順槽左幫70m，2-1#分支孔布置在順槽左幫55m。為不影響回風(fēng)順槽掘進，探放水鉆孔孔需單獨施工鉆窩。為保證探放水垂向上無盲區(qū)，2#孔及2-1#孔分別沿煤層底、頂板布設(shè)，距煤層底、頂板間距為0.5m。1#、2#探水孔施工完畢后，在距開孔約660m處開始以25°角導(dǎo)斜鉆至相交，以確保探放區(qū)域內(nèi)無盲區(qū)。

1#探水點施工完畢后，確保無老窯水威脅后，掘進施工至630m處，再布設(shè)2#探水點進行探水工作。2#探水點探放至09115工作面切眼，探水方案與1#探水點相同。

經(jīng)探放得出利民煤礦09115工作面回風(fēng)順槽向北70m范圍內(nèi)無老空，礦井邊界防水煤柱也由原來的70m降為50m，增加了工作面可采量，避免了資源浪費。

3 此次探放水工程的創(chuàng)新點

3.1 孔口管材質(zhì)的選取

按照《煤礦防治水規(guī)定》要求，在水壓位于1-2MPa時，孔口管的長度為10m。以往煤礦的探放水工作均選用無縫鋼管，材料笨重，價位高，且探水工程結(jié)束后必須將其拔出后才能夠進行掘進作業(yè)。為了解決常規(guī)孔口管的弊端，利民煤礦專門定做了一批PVC材質(zhì)的孔口管。與鋼制管材相比，PVC材質(zhì)的孔口管既能達到設(shè)計壓力的要求，又具有輕便、價格低的優(yōu)點。尤其重要的是探水結(jié)束后，遺留的孔口管不影響綜掘機作業(yè)，為巷道掘進節(jié)省了時間。

3.2 探水設(shè)備的配備

本次探放水鉆機選用型號為ZDY6000LD長距離定向鉆機。該鉆機具有自行式、低鉆速、大轉(zhuǎn)矩、鉆探距離長的特點，且該鉆機可采用孔底動力機具鉆進定向孔。探放水鉆孔施工過程中可利用該鉆機特點施工長距離鉆孔，還可在鉆探工程中通過調(diào)節(jié)鉆孔軌跡使得不同探放水孔相交使得探放水區(qū)域內(nèi)無盲區(qū)。相比傳統(tǒng)的短鉆孔扇形布置方式避免了頻繁開孔，減少了工程量，提高了安全性。

3.3 綜合技術(shù)的應(yīng)用

此次探水工程采用了物探、鉆探、化探等綜合探查手段，取得了很好的成果。物探探查出富水異常區(qū)為探放水鉆探施工提供了靶區(qū)，化探為出水水源判定提供了依據(jù)。

4 新技術(shù)、設(shè)備的運用的效果

4.1 減少了工期

普通鉆機施工時只能夠鉆進直孔，若前方煤層賦存條件變化大，鉆頭就會進入煤層頂、底板達不到設(shè)計要求而需重新開鉆孔，增加施工時間、材料費及人工費。而定向鉆機鉆頭進入煤層頂、底板時，可以進行靈活調(diào)節(jié)鉆孔角度，保證鉆孔可以始終設(shè)計要求鉆進。

若采用普通鉆機施工，09115回風(fēng)順槽平巷段需施工鉆場27個，每個鉆場約需6天，全部施工完畢共需施工162天（不包括遇到異常情況時需要增加施工時間）。而使用長距離定向鉆機，預(yù)計施工工期40天，可以節(jié)省鉆探時間120天。

4.2 節(jié)省材料、人工費，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益

使用普通鉆機，09115工作面回風(fēng)順槽內(nèi)需設(shè)立27個鉆場，施工鉆孔99個，需要止水套管99根，注漿水泥27噸，合計材料費約9萬元（不包括重新開孔和注漿的材料費）。而使用長距離定向鉆機，開孔只需要施工2個鉆場，使用4根止水套管，大大節(jié)省了探放水所需材料費，同時也減少施工鉆孔人工費用21.6萬元，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。

4.3 避免探放水盲區(qū)，增強了安全可靠性

按《煤礦防治水規(guī)定》，探放老空水鉆孔終孔位置需滿足平距3m的要求，用普通鉆機能力很難達到此要求，且因老窯內(nèi)的巷道布置極不規(guī)則，用普通鉆機施工難免遺留盲區(qū)。而采用定向鉆機施工可改變鉆孔軌跡，將探水鉆孔在巷道外布置成封閉四邊形，使得探放區(qū)域不存在探放水盲區(qū)，大大增強了探放水可靠性。

5 結(jié)束語

5.1 利民煤礦探放水工程運用了物探手段圈定了09115工作面回風(fēng)順槽周圍及井田外老空區(qū)內(nèi)的積水范圍，采用國內(nèi)先進ZDY6000LD長距離定向鉆機進行探水施工提高了施工進度，確保了探放水可靠性。

5.2 通過探放水工程施工，查明了09115工作面回風(fēng)順槽外70m范圍內(nèi)無老空，為邊界放水煤柱留設(shè)提供了依據(jù)，原來的70m降為50m，增加了工作面可采量，避免了資源浪費。

5.3 本次使用新工藝、新設(shè)備材料進行探放水，相對以往探放方法節(jié)省施工時間120天，同時大大節(jié)省了材料費和人工費。本次探放水取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，也為同類條件下老空水探放提供了很好的借鑒經(jīng)驗。

參考文獻

[1]煤礦防治水規(guī)定[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.

[2]煤礦防治水綜合技術(shù)手冊[M].長春：吉林音像出版社，2003.

作者簡介：樊海軍（1982-），男，助理工程師，內(nèi)蒙古烏海人，畢業(yè)于華北科技學(xué)院，現(xiàn)主要從事礦井防治水、地質(zhì)勘探工作。