高陽礦31108工作面疏放上組煤積水實踐

牛冬冬

（汾西礦業集團 地測處，山西 介休 032000）

1 概述

礦井水災害是井下重大災害之一，常常會造成巨大經濟損失，嚴重威脅著井下工人的生命安全。因此，提前進行井下放水工作措施，具有重要意義。

31108工作面是高陽煤礦三采區東翼開采第二個工作面。工作面走向長約1169m，傾向長200 m。該工作面南鄰31106工作面（未掘），西部為采區大巷，北為31110工作面（未掘），東臨近賢者向斜軸部。該工作面上部有我礦上組煤三采區和六采區采空區，開采時間跨度大，預計有采空積水，遂擬疏放上組煤采空積水，以確保回采安全。

2 工程概況

高陽煤礦31108工作面總體沿11#煤層掘進，開采9-10-11#煤層，煤層厚度平均為8.2 m，屬復雜結構煤層，穩定可采，煤種為瘦煤。

本工作面地質構造較復雜,斷層、陷落柱發育。目前材料巷掘進至A12點前50m處揭露一個陷落柱；運輸巷掘進至A11點120 m。預計工作面還將揭露1條斷層F1，該斷層橫穿工作面，傾向約100°、傾角52°、落差7 m。材料巷施工過程中預計還將揭露3個陷落柱。煤層總體為一單斜構造區，產狀為走向北東，傾向南東，傾角為5°～8°，煤層起伏較大，靠近切眼處為工作面最低處。

3 水文地質概況及上組煤積水量統計

本工作面上覆含水層為煤層直接頂板K2灰巖，其上還有K3、K4灰巖含水層，含水量豐富，但補給不足，以靜儲量為主。下伏含水層為奧陶系石灰巖，其含水豐富，煤層帶壓開采，部分區域突水系數大于0.06MPa/m，運輸巷開口前780 m帶壓最大，約為2.26MPa，隔水層厚度40 m，最大突水系數為0.067 MPa/m。此外需防范陷落柱邊界、陷落柱內部裂隙及斷層破碎帶將奧灰水導入工作面的危險，預計本工作面涌水量為30～300 m3/h。

31108工作面上部為該礦三采區的309、307、305、303、301和六采區的601工作面， 從西向東地勢減低，601工作面為地勢最低處。

根據煤層底板等值線情況推斷積水范圍，預計積水區域主要分布在301和601工作面，并對兩個工作面積水量分別進行預計算。

采空區積水量計算公式：W=KMS/cosα

式中：W為采空區積水量；M為采空區煤層采高；S為采礦空積水面積；α為煤層平均傾角；K為充水系數，取值如表1所示。

表1 采空區充水系數選取

4 放水鉆孔設計

4.1 鉆孔目的

31108工作面上方分布309、307、305、303、301和六采區的601工作面。這些工作面主要開采1#、2#煤層，開采31108工作面產生的冒落裂隙帶，有可能導通上組煤的采空積水。

鑒于上組煤各個工作面積水情況不明，各工作面保護煤柱的隔水情況不明，所以建議在每個工作面下方設計鉆孔，疏放上組煤采空積水。以保障工作面初采安全。

4.2 鉆孔布置

此次疏放31108工作面上組煤積水預先施工6個鉆孔，主要是驗證工作面上覆三采區和六采區上組煤采空積水。6個鉆孔必須打到采空區后方可停轉。六個鉆孔完成后，再根據鉆孔的施工、出水量情況分析后，適當的增加鉆孔。鉆孔參數如表2所示。

表2 放水鉆孔井下布置及參數

4.3 工程量預算

本設計在31108工作面6個鉆孔，鉆孔總進尺約540 m，各個鉆孔必須打到采空方可停轉。

4.4 設備選型及數量：

鉆機型號ZY-650型、鉆探能力150 m，配套設備有鉆機、跑道、油泵、操作臺、鉆桿、油管、水管、電纜、孔口管、密封海帶和壓力表等。

4.5 技術要求

（1）嚴格按照《煤礦安全規程》《鉆探操作規程》《防治水規定》進行操作。

（2）探水時必須按照探放水設計的要求進行施工，認真填寫施工原始記錄，所有鉆孔必須經“三方”（地測、安監、防治水隊）聯合驗收。

（3）鉆探前必須將排水管路接好，水溝清挖干凈，保證排水通暢。

（4）本設計所有鉆孔均必須安裝孔口管，孔口管必須鉆到煤層頂板灰巖上的砂巖中（預計孔口管長度為13.6 m），安裝時管口裹海帶，以保證鉆孔出水不會進入煤層裂隙，破壞頂板支護，引發冒頂事故。如遇特殊情況，必須及時匯報調度室、地測科；變更設計時，必須經礦總工程師批準。

（5）放水孔出水必須取樣化驗，確定水質類型。

5 探放水結果分析

針對上組煤采空積水，編制疏放上組煤采空積水設計，完成了6個放水孔，截至2017年7月18日疏放采空積水約7469 m3。

31108工作面自掘進過程以來，共進行了6次水質化驗，化驗結果如表3所示。

表3 水質化驗結果

通過表中化驗結果分析，工作面掘進過程中所取淋水水樣均為太灰水，放水孔水樣為老空水。

6 結語

高陽煤礦31108工作面上部有該礦上組煤三采區和六采區采空區，開采時間跨度大，預計有采空積水，本文根據該礦實際水文地質條件，采用理論計算及現場實踐的方法，疏放了上組煤采空積水。經計算，上組煤積水量總計為6240.8 m3，在31108工作面上組煤預先布置6個鉆孔進行采空區積水的疏放，截至2017年7月18日疏放采空積水約7469 m3，疏放上組煤積水效果良好。并進行了6次水質化驗，據化驗結果分析，工作面掘進過程中的淋水水樣均為太灰水，放水孔水樣為老空水。