淺析探放老空水的研究及應(yīng)用

楊慧鵬

(鄭州煤電股份有限公司告成煤礦，河南 登封 452470)

0 引言

從當(dāng)前煤礦防治水工作來看，老空水問題仍舊存在，形成老空水的原因也相對較多。不僅包含有采空區(qū)積水、巷道內(nèi)部的積水，也有附近閉坑礦井內(nèi)積存的大量廢水，在煤礦井下施工的過程中，需要采取針對性的措施進(jìn)行老空水的探放，但是從當(dāng)前老空水探放情況來看，在很多方面仍舊有著一定的技術(shù)難點。因此，對探放老空水的研究及應(yīng)用進(jìn)行分析有著較為重要的意義。

1 探放老空水技術(shù)難點

1)在探放老空水時，部分圍巖或者煤層的堅固系數(shù)相對較小，特別是在較長時間的老空水浸泡、滲透作用下，整體的強(qiáng)度相對偏低，抗?jié)B漏能力也明顯偏弱。這增加了探放老空水的難度。在進(jìn)行具體的探放時，應(yīng)當(dāng)注重科學(xué)設(shè)計鉆孔，保證探放水的安全。

2)在探放老空水時，部分情況下，會遇到落差較大的斷層，在鉆頭進(jìn)入到斷層后容易出現(xiàn)卡鉆、夾鉆的問題，甚至?xí)霈F(xiàn)廢孔的情況。所以，在進(jìn)行斷層周邊老空水的探放時，應(yīng)適當(dāng)提升鉆機(jī)的功率。

3)探放水孔隨著水流沖刷量的增加，容易出現(xiàn)塌孔的問題，也容易出現(xiàn)將孔堵塞的情況，疏通的工作相對較難，工作量也相對較大，給現(xiàn)場施工的安全性帶來較大的影響。

4)在將高壓老空水探放時，鉆孔的流量控制難度較大，容易出現(xiàn)失控的情況，甚至?xí)霈F(xiàn)淹沒工作面和淹沒巷道的情況發(fā)生。

此外，部分情況下，套管方法選擇不合適就會影響到施工的安全性，隨著壓力的增加，容易出現(xiàn)套管失控的問題。

2 探放老空水應(yīng)用要點

2.1 全面做好老空水探放準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行老空水的探放時，全面做好準(zhǔn)備工作非常關(guān)鍵。在具體實施時，現(xiàn)場技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)最大限度的了解現(xiàn)場鉆探情況，重點掌握如下幾個方面的內(nèi)容。首先，對探放區(qū)域的地質(zhì)水文情況應(yīng)當(dāng)做到全面了解，主要包含有：探放區(qū)域的現(xiàn)有地質(zhì)資料、歷史地質(zhì)資歷及周邊可能存在的小窯情況。同時，最大限度的掌握老空區(qū)的范圍。如果能夠測量得到老空水積水的上限，則可以將老空水流出巷道底板作為積水上限，按照上限標(biāo)定的高度，在采掘平面圖上按照等高線的方式將積水的范圍準(zhǔn)確標(biāo)定出來。這個過程中還需要考慮由于巷道存在的局部冒落問題而導(dǎo)致的積水標(biāo)高提升的情況，并采取針對性的預(yù)防舉措。如果積水上限不能測量出來。技術(shù)人員可按照開采之后的水量補(bǔ)給資料與積水時間，選擇使用水均衡法對積水量進(jìn)行估算，然后以積水量推導(dǎo)出積水的范圍。在對積水范圍進(jìn)行推算時，可采取窮舉法進(jìn)行計算。也可以采用水均衡法，也就是積水量等于收入量和支出量之間的差值，其中收入量主要是工程用水量和工作面動水量，支出量主要是指在開采過程中產(chǎn)生的水量排出量，也包含有可能滲流到其它地方的水量。同時，還需要掌握探放區(qū)域內(nèi)煤層頂?shù)装宓膶嶋H坡度與地層構(gòu)成情況，了解鉆探周邊的支護(hù)設(shè)施布置情況。

2.2 鉆場設(shè)計技術(shù)要點

做好鉆場布置工作是開展老空水探放的關(guān)鍵。在具體實施的過程中，應(yīng)當(dāng)注重如下幾方面的問題。①布置鉆孔周邊的頂部裱褙應(yīng)當(dāng)密實，不能出現(xiàn)幫部或者頂部虛空的問題。防止出現(xiàn)隨著水量的不斷增加，巷道出現(xiàn)垮塌而給現(xiàn)場探放人員的安全帶來威脅。從當(dāng)前工程實踐來看，在出現(xiàn)了鉆場坍塌問題后，帶來的危險程度相對較大。為了防止這種情況的出現(xiàn)，在探放之前，可通過巷道表層噴漿或者巷道淺部注漿的方式實現(xiàn)對巷道表層圍巖的加固，防止出現(xiàn)巷道坍塌的情況。②技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將探放位置的雜物、浮矸等全部清理干凈。③鉆探位置應(yīng)當(dāng)有著較好的通風(fēng)狀態(tài)，必要情況下可布設(shè)局部風(fēng)機(jī)。④在探放之前，就應(yīng)當(dāng)根據(jù)計算的老空水水量等參數(shù)，科學(xué)設(shè)計老空水排水系統(tǒng)，確保老空水在探放后，放出的水量能夠得到及時有效的排出。⑤還需要確保現(xiàn)場探放作業(yè)人員退路通暢，確保在出現(xiàn)了安全事故后，技術(shù)人員能夠安全有序的撤離探放現(xiàn)場。

2.3 鉆孔設(shè)計技術(shù)要點

首先是鉆孔參數(shù)設(shè)計。設(shè)計的鉆孔必須將鉆孔具體開孔位置及周邊鉆孔的布置情況全部詳細(xì)說明。在鉆孔設(shè)計時，除了按照《煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定的探放水規(guī)定設(shè)計之外，還應(yīng)當(dāng)采取自高而下階梯式放水，按照從高到低的順序設(shè)計所有組別的鉆孔。為了提升探放水的效果，在設(shè)計鉆孔時，可針對性設(shè)計檢驗孔，檢驗孔在布置時，可將其布置在老空水的下方。

2.4 鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)要點

在進(jìn)行鉆孔設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)從鉆孔現(xiàn)場防隔水煤柱寬度及其他情況出發(fā)，設(shè)計空水管級數(shù)與長度，確定鉆孔結(jié)構(gòu)，同時，需要在鉆孔設(shè)計說明書上將鉆孔的結(jié)構(gòu)全部注明，例如，在進(jìn)行某小范圍老空水的探放時，設(shè)計的鉆孔結(jié)構(gòu)為二級套管，其中二級套管的長度為25 m，一級套管的長度為10 m。

2.5 探放水工藝技術(shù)要點

在進(jìn)行鉆孔時，應(yīng)當(dāng)重點控制如下幾個方面的問題：①在將鉆孔鉆進(jìn)時，施加的壓力應(yīng)均勻，不能出現(xiàn)壓力動態(tài)變化的情況，具體壓力和鉆進(jìn)速度的選擇應(yīng)當(dāng)充分考慮施工對象的巖性。②在選擇鉆頭時，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇使用復(fù)合片鉆頭，也可以使用孕鑲鉆頭。③鉆探的過程中，鉆孔使用應(yīng)設(shè)計4個左右的鉆頭相互交替使用，在更換鉆頭時，應(yīng)當(dāng)防止出現(xiàn)錐形鉆孔問題，在換徑時，必須設(shè)置導(dǎo)向設(shè)施。④在沒有達(dá)到放水位置時，就應(yīng)當(dāng)將孔口放噴裝置與套管等安裝并檢查好，防止出現(xiàn)在遇到水量較大問題時帶來的負(fù)面影響。⑤一級套管壁后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行全段的封注，對二級套管應(yīng)當(dāng)在0～2.5m進(jìn)行壁后封注。⑥在進(jìn)行下套管連接頭施工時，應(yīng)當(dāng)使用棉絲、膠類及油漆，防止出現(xiàn)泄漏的問題。⑦在鉆頭鉆到透水的位置時，在出現(xiàn)涌水量不穩(wěn)定的情況下，應(yīng)當(dāng)前后移動鉆具，在涌水量穩(wěn)定后，才能夠?qū)@機(jī)移開。⑧在安裝套管完畢后，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)行試耐壓。⑨在每級套管固管耐壓試驗合格之后，應(yīng)當(dāng)安裝閘閥，使用的閘閥承受的壓力應(yīng)當(dāng)超過1MPa。⑩應(yīng)當(dāng)將防噴設(shè)施安裝到閘閥上，防止出現(xiàn)鉆孔突水問題而導(dǎo)致整個巷道或者鉆場出現(xiàn)坍塌。

2.6 制定具體的安全技術(shù)措施

制定出具體的安全技術(shù)措施，對于保證施工安全性非常關(guān)鍵。在具體實施時，應(yīng)當(dāng)將探放老空水一般安全措施、注漿作業(yè)安全措施、機(jī)電設(shè)備安全管理措施等進(jìn)行具體細(xì)化，確保各項安全技術(shù)規(guī)定能夠達(dá)到實際安全工作控制的需要，同時還需要設(shè)定出詳盡的避災(zāi)路線圖。

3 提升探放老空水效果的相關(guān)措施

為了確保探放老空水的效果。在具體實施過程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對現(xiàn)場施工人員的培訓(xùn)，確保現(xiàn)場施工人員能夠高標(biāo)準(zhǔn)高質(zhì)量的掌握現(xiàn)場施工方法。在培訓(xùn)的過程中應(yīng)當(dāng)注重理論培訓(xùn)和實踐培訓(xùn)的融合，保證施工效率。同時，對于現(xiàn)場施工情況，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)管理，確保各項技術(shù)措施嚴(yán)格按照設(shè)計進(jìn)行施工。此外，健全探放老空水施工過程動態(tài)監(jiān)管，對于出現(xiàn)的突發(fā)情況，必須第一時間進(jìn)行處置，適當(dāng)提升探放老空水安全系數(shù)，更好保證探放老空水工作的安全性。

4 結(jié)語

全面做好老空水的探放工作非常關(guān)鍵，但是從當(dāng)前老空水探放情況來看，在很多方面還有很多短板存在，很多關(guān)鍵性的技術(shù)措施，仍舊沒有得到全面的克服。因此，這就需要煤礦企業(yè)在進(jìn)行井下生產(chǎn)的過程中，充分認(rèn)識到老空水防治工作的重要性，結(jié)合煤礦防治水工作開展實際，采取針對性的技術(shù)和安全控制措施，全面提升探放老空水的施工效果。