榆樹泉煤礦1013工作面探放頂板砂巖水鉆孔技術分析

張偉軍

摘 要：探放水作業在煤礦生產中有著重要的地位和作用，文章闡述了工作面探放水鉆孔作業的原則，介紹了榆樹泉煤礦及1013工作面的概況，以及探放水方案的設計和細節，并對實施效果進行了分析評價。

關鍵詞：工作面;探放水;鉆孔作業;效果分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.037

1 工作面探放水鉆孔作業概述

煤礦的探放水管理工作，以“預測預報，掘采必探，先探后掘，先探后采”為指導原則，從而對水害事故進行有效的遏制。采掘工作面在進行探放水設計時，應嚴格執行相關的標準規范，充分考慮防、堵、疏、排、截等方面的需求。在實施探放水工作前，應對工作面區域內的水文地質資料、水源水壓等情況進行充分的調研，確定鉆孔的準確位置、數量、分布及長度角度，并進行有害氣體檢測。清理巷道、挖好排水溝，在探水點附近對支護設施進行加固，對探水設備進行檢修，制定探水時的安全退路并確保暢通。鉆孔作業前準備關注應充分具體，在打鉆過程中關注鉆孔中水壓水量等變化情況，防止機械傷人事故的發生。制定切實可行的應急預案，將可能發生的事故損失降到最低[1]。

2 榆樹泉煤礦及1013工作面概況

榆樹泉煤礦境界包括原榆樹溝、原榆樹泉、榆樹峰三個礦井及空白區，整合后的井田走向長約6.79km，傾斜寬1.79～2.61km，面積12.2679km2，整合技改后的礦井生產能力為90 t/a。井田總體為一寬緩的向斜構造（捷斯德里克向斜），向斜軸近東西向展布，向西逐漸蹺起，向東逐漸傾伏。井田內出露的地層由老至新有上三疊統黃山街組、下侏羅統塔里奇克組、阿合組和第四系。煤層火燒區分布廣泛，受煤層火燒垮落、烘烤的影響，裂隙～極發育，連通性好，深度變化較大，富水性極強，礦井遇火燒區含水層時，涌水量會驟然增大，是未來煤礦開采的主要水患。

1013工作面位于礦井井田的西部，范圍包括地面向斜軸部疏干井以南220～240米的區域，地勢西高東低、起伏較小，海拔高度差為36.5米。大氣降水包括降雨、降雪是首采工作面充水的根本來源，含水層由細砂、中砂、粗砂、礫石等組成，厚度為0～37.02m，礫石成分以火成巖、變質巖、石灰巖、砂巖為主。首采區范圍鉆探揭露第四系松散層厚度較小，沒有揭露第四系潛水含水層。采空區積水面積為59177.83m2，火燒區積水總計：347.94萬m3。工作面的下10煤層上部為下5煤層火燒區，火燒區內積水較大。采用鉆孔疏排水的方法進行排水，能夠疏放下5煤層火燒區積水。

3 探放水作業方案

3.1 總體設計

礦區揭露地層劃分為5個含水層、4個隔水層，而隔水層主要分布于塔里奇克組中段煤層頂板的泥巖、粉砂巖層，層位較為穩定。開采的下10煤層首采工作面頂板存在3個含水層，且有斷層和裂隙。采用瞬變電磁法對首采工作面上方110米厚的地層進行賦水性探測，以查明頂板富水區域，并結合頂板富水區域與下5煤層火燒積水聯通性情況，對工作面頂板富水區域進行超前探放水鉆孔布置。從而疏干頂板裂隙水，減少工作面老頂垮落后頂板水的突然潰入[2]。

在工作面南部下10煤層的開采區域，地面裂隙塌陷的最大影響范圍可達30米，下10煤層距離上部下5煤層火燒區的平均距離為110m。按照70°的塌陷角計算，下10煤層開采影響到下5煤層的范圍為40米。設計鉆孔終孔的位置，應以跨過塌陷影響線為原則。在+1653m運輸巷位置，對上部火燒區進行探放水工作，終孔的位置應以塌陷影響線為界外推10米[3]。

3.2 探放水鉆孔布置

在1013工作面運輸巷、回風巷的適合位置對上部富水區設計鉆孔進行探放水工作，采用28個鉆孔的設計，預計工程量為3920米。其中，鉆孔平距為70～106m，垂距為90～120m，孔深為114～156.2m，仰角為49～53°，范圍角為65～308°。由于工作面+1653m水平運輸巷的下5煤層火燒區位置低、易積水，共設計疏放水鉆孔12個，鉆孔總長度1813m。鉆孔參數如下，鉆孔平距為84～103m，垂距為110～120m，孔深為138.4～158.1m，仰角為50～54°，范圍角為15～335°。

在工作面的南部，由于+1720m上部為采空區，形成積水的可能性較大，應對積水進行探放。沿+1706m回風順槽，向采空區方向進行鉆孔疏放水。自切眼開始順煤層施工，以400m為間隔布置鉆孔，每個鉆孔深度為35m，6個鉆孔共計210m。開孔采用Ф146mm鉆頭鉆進，深度為6.5m。下入Ф127mm套管6m，經封孔打壓合格后，根據巖石的完整性，采用Ф108mm鉆頭鉆進15～20m。下入二級套管15～20m，用水泥封孔并打壓合格后，采用Ф73mm鉆頭鉆進。對于水文觀測孔，應鉆進至火燒區底部5～10m見水后，改用Ф50mm鉆頭將火燒區鉆透。

4 探放效果分析

工程實施后，+1653m運輸巷排水系統的排水能力達到8832m3/d，與之前的涌水量4800m3/d，增加了4032m3/d。工程實施后的兩個月內，地面共計抽排水397946m3，井下共計排水314485m3，井上、下總計排水712431m3。在此期間，火燒區水位平均下降了3.296m。在整個回采過程中，沒有出現工作面出水的現象，探放水工作取得了良好的效果。對于保障煤礦的安全生產，防止突水、透水事故的發生，起到了積極地作用。避免了不必要的經濟損失，為煤礦的發展贏得了經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]嚴克禮，宋正宇.7113 工作面探放頂板砂巖水鉆孔技術分析[J].山東煤炭科技，2009（02）.

[2]史先志，嚴克禮.工作面頂板探放水鉆孔效果評價[J].能源技術與管理，2007（06）.

[3]陳小繩，朱國超.紅柳林煤礦15205工作面探放水技術應用分析[J].煤礦開采，2014（19）.endprint