掘進工作面立體壓茬式布孔疏放小煤窯采空積水

劉建宇 武俊峰

（1.霍州煤電集團騰暉煤業(yè)，山西 霍州 031400；2.霍州煤電集團技術研究院，山西 霍州 031400）

騰暉煤業(yè)為資源整合礦井，井田范圍內(nèi)存在以往小煤窯不規(guī)則開采破壞區(qū)。隨著礦井生產(chǎn)能力不斷提升，煤炭資源儲量逐步減少，為進一步解放煤炭資源，騰暉煤業(yè)探索在鄰近小煤窯采空積水區(qū)布置回采工作面。在掘進超前探測過程中探索出了一套實用可行的綜合探測方法，準確探透并疏放小煤窯采空積水，消除了水害威脅，確保了礦井防治水安全。

1 工作面概況

騰暉煤業(yè)2-100工作面開采2#煤層，煤層厚度5.3～6.0m，平均傾角為2°，煤層底板標高+317～+310m。頂板含水層主要為K7、K8、K10三層砂巖含水層，據(jù)以往回采工作面實際揭露，頂板砂巖含水層富水性弱，對掘進無影響。底板含水層主要為奧陶系灰?guī)r含水層，根據(jù)礦井水文孔資料，該區(qū)域奧灰含水層富水性弱，無歷史出水記錄。工作面主要水害威脅為小煤窯采空積水。依據(jù)整合礦井地質(zhì)報告，2-100工作面東部為CK2-13采空積水區(qū)，該采空區(qū)為原周邊小煤窯越界開采形成，開采時間為2003～2005年，預計積水標高+326m，采空積水面積27800m2，積水量42000m3。2-100工作面與采空積水區(qū)相對位置見圖1。

2 掘進工作面超前探測

2.1 物探探測

工作面掘進前對順層及頂板方向?qū)嵤┝怂沧冸姶盘綔y，掘進80m后用直流電法和瞬變電磁綜合探測，并對圈定的異常區(qū)進行鉆探驗證。

圖1 2-100工作面與采空積水區(qū)相對位置示意圖

2.2 鉆探設計

礦井在物探正常區(qū)域進行常規(guī)超前探，臨近異常區(qū)域加密探，臨近積水線密集探，超前鉆探設計按照“立體壓茬式”布孔，并逐步探索形成了“長探+短探+班自探”的綜合探測模式。“長探”孔設計孔深60m，對正前、兩幫、物探異常區(qū)進行驗證。由于煤層平均厚度為5.5m，小煤窯破壞區(qū)一般在上分層，因此鉆孔分上、下層布置，上分層孔加密，每孔成孔后進行窺視，對鉆孔進行糾偏補打。長探孔保證超前20m安全距離，兩幫30m安全距離，確定無水害威脅后掘進40m。

表1 長探鉆孔鉆探設計

在長探60m掘進40m的基礎上，短探執(zhí)行“探15m掘進10m”循環(huán)閉合管理，對長探鉆孔密度控制不足區(qū)進行了補探，鉆孔也是上、下分層布置，保證5m超前、兩幫安全距離，5m作為閉合區(qū)域，確定無水害威脅后掘進10m。另在短探15m掘進10m的基礎上，由掘進隊組執(zhí)行班自探“探七掘四”，保證3m超前、兩幫安全距離，確定無水害威脅后掘進4m。

圖2 長探鉆孔立體壓茬式平面、剖面、斷面布置圖

表2 短探鉆孔鉆探設計表

圖3 短探鉆孔立體壓茬式平面、剖面、斷面布置圖

3 窺視測孔

窺視測孔一是對鉆孔進行測偏，真實反映鉆孔軌跡，糾偏補孔，提高鉆探的精準性；二是鉆孔測井，輔助判斷確定孔內(nèi)巖性；三是采空區(qū)窺視，觀測采空區(qū)內(nèi)部情況，確定疏放水效果。通過鉆孔窺視技術，確保鉆探效果達到了設計預期。尤其是第4至第6循環(huán)，共8個鉆孔揭露采空區(qū)，疏放水量36158m3，確保掘進工作面無突水威脅。鉆孔窺視見采空情況見圖4

圖4 窺視鉆孔實見采空情況

4 揭露采空破壞情況

依據(jù)鉆孔見采空情況分析采空積水區(qū)內(nèi)有兩條空巷。第一條空巷走向205°，探明長度65m，延伸到巷道正前方85m處；第二條空巷走向161°，探明長度50m。通過綜合探測準確圈定小煤窯采空積水區(qū)，疏放水量40500m3，消除了水害威脅，解放資源儲量95.2萬t。

5 結論

（1）針對厚煤層采空破壞區(qū)提出上下分層布孔，進一步消除探測盲區(qū)，并利用窺視技術了解鉆探軌跡和采空積水情況。

（2）探索形成的“長探+短探+班自探”的綜合鉆探模式和“立體壓茬式”布孔可以準確圈定小煤窯采空范圍并有效疏放采空積水，保證了掘進工作面防治水安全。

（3）本次探放水鉆孔的布置方式及疏放水經(jīng)驗對受同類小煤窯水害威脅的工作面探放水工作具有較大的借鑒意義。