平煤十二礦預埋管疏放老空水技術研究

南立超，田方正

（河南省地球物理空間信息研究院，河南 鄭州 450000）

1 概 況

我國煤礦眾多，水文地質條件復雜，防治水工作難度較大。在煤礦的突水分類中，老空水占據了主要的地位，嚴重威脅著煤礦的安全生產，因此在礦井的實際生產過程中，防治老空水是重點任務之一。防治老空水的主要技術手段是物探和鉆探，但物探很多時候具有多解性，需要施工大量的鉆孔，還需要一定的疏放時間，可能造成礦井采掘接替失衡。本文以平煤十二礦的近距離煤層群為背景，前期在開采工作面時在工作面的最低點施工鉆孔，預埋鋼套管，實現了對采空區積水的監測和有效疏放。

平煤十二礦己16-17-31030 工作面位于礦井的三水平東翼，所屬采區為三水平采區，主采煤層為己16-17 煤層，工作面走向可采長度為921 m，傾向長度為180.5 m，采用走向長壁后退式綜合機械化采煤方法，全部垮落法控制頂板。己16-17-31030 工作面所開采的己16-17 煤層總體賦存穩定，傾角2°～10°，平均傾角4°，厚度為0.6～2.7 m，平均厚度為1.8 m，己16-17-31030 工作面開采范圍內煤層頂板標高為-759.9—-796.8 m，對應地表位置為五節山東北部，地表為山地南高北低，無建筑物，地面標高+230—+320 m，煤層埋藏深度為989～1 096 m。己16-17-31030 工作面煤層主要為原生結構煤，賦存穩定，可采系數為1.00，變異系數為11%，不含夾矸，煤層中水分（Mt） 含量為4.09%，灰分（Ad） 含量為13.20%，揮發分（Vdaf） 含量為26.67%，發熱量為28.55 MJ/kg，固定碳（FC） 含量為56.04%，硫（St） 含量為0.31%，煤層工業分類屬于1/3 焦煤。

己16-17-31030 工作面煤層頂底板巖層分布情況如圖1 所示。

圖1 31030 工作面煤層頂、底板巖層分布示意圖Fig.1 Strata distribution of coal seam roof and floor in No.31030 Face

己16-17-31030 工作面東鄰平煤十二礦井田邊界；西鄰三水平四條下山；南鄰未開采的己16-17-31010 采煤工作面；北鄰己16-17-31050 工作面采空區。工作面上覆己15-31030 采空區與己15-31050 采空區，己16-17-31050 工作面低洼地段的采空區積水和上覆己15-31030、己15-31050 采空區積水將會對己16-17-31030 工作面煤層開采產生影響，因此需要采取有效的措施疏放采空區積水，保證工作面的安全生產。

2 老空水疏放技術研究

老空水突水是威脅平煤十二礦的主要水害之一，考慮到己16-17 煤層為近水平煤層，己15 煤層高于己16-17 煤層，己15 煤層與己16-17 煤層之間的最大間距為0.8 m，即己 16-17 煤層位于己 15 煤層的底板破壞帶范圍內，兩者之間具有很好的連通性，又由于己16-17-31050 工作面位于己16-17-31030工作面上方，因此需要疏放干凈己16-17-31050 工作面的老空積水，保證己16-17-31030 工作面的安全回采。

2.1 己16-17-31050 工作面采空區積水疏放設計

為了使己16-17-31050 工作面采空區形成的積水及時排除，不影響己16-17-31030 工作面的安全掘進和回采，考慮到己16-17-31050 工作面煤層底板中存在瓦斯抽采巷，與己16-17 煤層間距為25 m，因此設計在底板瓦斯抽采巷中適當位置布置鉆場，向己16-17-31050 工作面最低點處施工鉆孔，作為疏放水鉆孔， 疏放己16-17-31050 工作面和頂板己15-31030、己15-31050 工作面采空區積水。

具體做法為在瓦斯抽采巷通尺323 m 處布置鉆場，向己16-17-31050 工作面進風順槽通尺346 m 處排水陣地（工作面標高最低點） 施工疏放水鉆孔。為了保證施工后的鉆孔能夠正常使用，確保疏放效果，共計施工了2 個，具體鉆孔參數見表1，鉆孔如圖2 所示。

表1 疏放水鉆孔參數詳情Table 1 Details of drainage drilling holes parameters

圖2 疏放水鉆孔示意Fig.2 Schematic of drainage drilling holes

鉆孔施工過程中，首先使用直徑為113 mm 的鉆頭開孔， 進行鉆進， 待鉆孔施工至與己16-17-31050 工作面進風順槽通尺346 m 處排水陣地貫通時，自瓦斯抽采巷向上下套管，并且在套管最底端1 m 范圍內用編織袋等軟性材料纏緊，用鉆機頂入鉆孔中，然后在己16-17-31050 工作面進風順槽通尺346 m 處排水陣地用漏斗向套管壁的縫隙中灌入用標號為P.O 42.5 的普通硅酸鹽水泥制成的比重為1.35 的純水泥漿，待套管縫隙填滿，瓦斯抽采巷的鉆孔口有水泥漿滲出后，停止灌漿，等待將夜凝固，然后在瓦斯抽采巷的套管口裝上控制疏放水的孔口裝置和測壓裝置，如圖3 和圖4 所示。然后在己16-17-31050 工作面進風順槽通尺346 m 處排水陣地的套管口上部安裝上T 字形過濾裝置，套管口外圍打木垛，保護己16-17-31050 工作面進風順槽通尺346 m 處排水陣地的套管口不被堵死，老空水能夠順利進行疏放。

圖3 孔口裝置示意Fig.3 Schematic of orifice device

圖4 孔口測壓裝置示意Fig.4 Schematic of orifice pressure measuring device

2.2 疏放效果分析

通過在己16-17-31050 工作面底板瓦斯抽采巷中向己16-17-31050 工作面進風順槽通尺346 m 處排水陣地施工頂板鉆孔，并對孔口裝置進行保護，實現了對己16-17-31050 工作面和頂板己15-31030、己15-31050 工作面采空區積水的有效疏放，共計疏放出老空區積水56 853 m3。在己16-17-31030 工作面回風巷掘進期間揭露了該埋管引水鉆場，現場顯示鉆場內木垛和孔口管口T 字形過濾裝置均處于完整的正常狀態，仍然可以將水引至己16-17-31050 工作面底板瓦斯抽采巷，實現了己16-17-31030 工作面回風順槽的安全掘進。

3 結 語

此次在平煤十二礦己16-17-31050 工作面底板瓦斯抽采巷向工作面最低點施工鉆孔，進行預埋管引水，共計疏放出老空區積水56 853 m3，消除了己16-17-31030 工作面回風巷掘進期間的老空水威脅，實現了己16-17-31050 工作面回采結束后形成的采空區積水有效疏放，保證了相鄰的了己16-17-31030 工作面回風巷的安全掘進。