一九三〇煤礦36211采煤工作面管控放水技術應用

劉少鵬

(新疆焦煤〈集團〉有限責任公司一九三〇煤礦，新疆 烏魯木齊 830025)

1 綜采工作面位置及四鄰關系

36211綜采工作面位于1930平硐二采區東翼下盤6#煤層，開采水平為+1810米水平，煤層平均厚度為3.4米。36211綜采工作面上部為35211已采工作面，煤層間距50.5米。

2 探放水設計

因受地質條件影響，35211運輸巷起伏較大，不利于采空區積水排出，35211運輸巷外口標高為+1810.6米水平，其巷道最低點為+1789.4米水平，隨著36211工作面不斷推進，受采動影響，計算出36211運輸巷與35211運輸巷實際平距34.54米，屆時35211采空區積水有可能通過頂板裂隙進入36211采煤工作面，根據《煤礦安全規程》第二百八十六條第一款規定，需要在36211運輸巷內向35211采空區鉆孔進行探放水工作。

2.1 采空區積水估算

35211運輸巷開口標高1810.6米，最低點標高1789.4米，高差為21.01米；采空區走向長度約為666.4米，預計+1810.6米范圍內都有積水，最大垂高以巷道開口與最低點高差為準。取垂高21.01米。

采空區積水量 W=K×M×a×h/sinα

式中：W——老空積水量，m3；M——采厚，m；a——老空走向長度，m；h——老窯老空垂高，m；α——煤層傾角，K-老空的充水系數，一般采空區取0.3-0.5，煤巷取0.5-0.8，巖巷取0.8-1.0.

2.2 探放水孔口套管的加工

(1)孔口管采用Φ108mm×4mm無縫鋼管加工，鋼管長度為1.8米。管外使用電焊焊接麻點，增大孔壁摩擦力。(2)套管上焊接高壓法蘭盤，連接Φ125mm閥門。(3)后部控制管兩頭焊接法蘭，中部安裝通氣孔口。

2.3 孔口套管埋設

(1)用深孔鉆機連接套聯接Φ115mm鉆頭，當鉆孔深度達到1.8米時，退出鉆桿、拆卸Φ115mm鉆頭，安裝Φ108×2500mm鋼管，鋼管在巖層內預埋深度為1.5米。

(2)退出鉆桿，用麻繩、大布纏繞鋼管，將鋼管推入孔內，用大錘將孔口管打緊。

(3)在孔口管外焊接鋼板四角打孔，采用錨索固定孔口Φ108套管。

2.4 鉆孔及放水方案

(1)鉆頭、鉆桿穿過Φ108mm鋼管，用羅盤調整好鉆機仰角，剩余10米，安裝Φ125mm閥門，后部控制管，再施工鉆孔直至貫通。

(2)退出鉆桿，關閉閥門，對水流進行可控，隨時排水。

2.5 探放水地點的選擇及鉆孔參數設計

1)探放水地點：36211運輸巷435米處。

2)貫通點設計：設計與35211運輸巷456米巷道上幫貫通。貫通點高程：+1790.4米。

3)鉆孔參數設計

(1)鉆機位于巷道下幫，根據36211、35211工作面平面圖可知，計算出轉角46°(鉆機頭向東，沿巷道軸線偏下幫46°)

(3)鉆孔長度：L=51.37/cos18°=54 米

見圖 1、圖 2。

2.6 鉆孔數量及鉆孔出水量計算

2.6.1 鉆孔出水量估算

圖1 36211運輸巷、35211運輸巷鉆孔布置示意圖

圖2 36211運輸巷、35211運輸巷鉆孔布置剖面圖

式中：q——單孔出水量，m3/min；C——流量系數，其值與孔壁粗糙度，孔徑大小，鉆孔深度等因素有關，可由試驗得出，無資料時可用0.6-0.7；ω——鉆孔斷面積，m2；g——重力加速度，9.81m/s2，

2.6.2 設計鉆孔數量為一個

3 探放水設備及備用水泵選型

3.1 探放水設備選型

根據設計結果知，鉆孔長度54.5米，仰角18°，1930煤礦使用SKZ-120A型深孔鉆機，該鉆機性能參數如下：

(1)適用巖種：f=8～16、鉆孔直徑：94mm；

(2)鉆孔最大深度120米。

該鉆機能滿足探放水所需的設備要求。

3.2 備用水泵選型

BQS100/70-45型隔爆潛水泵3臺(此臺作為備用水泵)，水泵流量100m3/h，揚程70米。

3.3 排水管徑選擇

排水管徑

選用Φ108mm水管滿足排水需求。

4 采取的安全技術措施

(1)鉆進時，發現煤巖松軟，片幫、來壓或鉆孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等異狀時，必須停止鉆進，但不得拔出鉆桿，現場負責人立即向礦調度站匯報，并派相關專人員監測水情，如果發現情況危機時，必須撤出36211工作面受水威脅地區人員。

(2)鉆孔即將貫通前，必須切斷36211工作面所有非本質安全型電器電源，杜絕所有電器設備失爆。

(3)鉆孔距貫通點5.0米時，操作司機立即向礦調度站匯報，礦領導、相關部室領導、區隊領導親自到現場指揮貫通及相關工作。

(4)礦通風部瓦斯檢查員檢查瓦斯、二氧化碳氣等體是否超出規定(瓦斯濃度≥1.0%、二氧化碳濃度≥1.5%)，必須立即停止工作，撤出人員。并及時向礦調度站匯報。

(5)集團救護隊檢查硫化氫氣體、一氧化碳氣體是否超出規定，否則立即停止工作，撤出人員設好警戒，并及時向礦調度站匯報。

(6)打鉆地點或附近必須安裝能夠直通調度的電話，并加強鉆場附近的頂板、煤幫支護，在迎頭打好堅固的立柱和攔板。

(7)每班由負責人檢查Φ108mm鋼管、軟管連接是否牢固，出水口水流是否暢通。

(8)由礦井防治水技術人員負責對采空區放水工作進行總結分析。

5 結束語

(1)工作面回采時，出現了采空區涌水增大的現象，這說明36211采空區頂板裂隙已延伸至35211采空區，如果不進行探放水，將發生突水事故。

(2)通過在一九三〇煤礦36211工作面探放水工作，累計放出采空區積水約45212.08m3，解決了36211工作面深孔預裂爆破時發生突水的可能性，實現了安全回采。

(3)采用管控技術，對采空積水外排進行可控，避免采區排水系統能力不足，造成淹井事故的發生，實現實時控水，為礦井安全生產提供保障。

(4)為一九三〇煤礦后期實施采空區探放水工作提供理論依據及實例素材。

[1]張榮立，何國緯，李鐸.采礦工程設計手冊[M].煤炭工業出版社.

[2]煤礦安全規程[M].煤炭工業出版社，2011.