云煤二矿22202老空水害治理技术研究

云煤二矿22202老空水害治理技术研究

王伟东1,2刘玉良1

王伟东1,2刘玉良1

（中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州2211162.永锦能源有限公司河南禹州461670）

中图分类号：TD821文献标识码：A文章编号：41-1413（2012）01-0000-01

摘要：云煤二矿22204轨道顺槽掘进受22202老空水严重威胁。根据老空区积水情况，在22204切眼沿煤层走向施工一条专用煤巷探水巷，在探水巷迎头施工岩巷钻场、安设专用探水钻机、固定孔口管、施工钻孔，建挡水墙、敷设排水管路、针对老空最低点疏放老空水，实现了安全快速探放水的目的。

关键词：老空积水岩巷探水巷孔口管钻孔铺设排水管路挡水墙

1概况

1.1矿井及22204轨顺概况

云盖山煤矿二矿隶属河南永锦能源有限公司，是一座现代化的中型矿井，生产能力80万t/a。井田位于颍河、汝河之分水岭部位，属于由山区向平原过渡的丘陵地带，地表沟谷发育，地表径流条件畅通。矿井主采二1煤层，埋藏标高+290m～-270m，地面标高+335m～+621m，矿井正常涌水量54.8m3/h，最大涌水量109.7m3/h。由于部分工作面埋藏较浅，且采用自上而下的开采方法，下部工作面开采易受相邻上部工作面老空水威胁。

22204轨道顺槽设计长930m，采用沿空送巷技术，U型钢棚支护，为了多回收煤炭资源，与22202采空区之间留设煤柱3m。

1.222202老空积水情况

22202采空区积水面积38648m2，有里外两个低洼处，共有老空积水约50000m3，有动水补给46m3/h。22204轨道顺槽采用超前探放和排水措施，至2011年1月底外段老空积水已放净，但里段还有大量积水。22202里段积水区位于22202运输顺槽口向里400～930m处，积水标高+107～+123m，积水面积约21000m2，积水量约35000m3，积水对22204轨道顺槽里段掘进造成严重威胁。

222204探水巷探放水设计和施工

22202采空区里段积水量大，如采用外段的探水方法掘进既不安全，又影响进度，并可能影响采面正常接续。为确保22204切眼和轨道顺槽里段的施工安全，防治老空积水突出事故，经研究决定自22204胶带顺槽施工切眼，自切眼120m处施工探水巷进行探放水，以解除22202采空区里段的积水威胁（见图1）。

2.1探水巷、泵坑及挡水墙的设计施工

22204切眼探水巷沿二1煤层顶板3°上山施工，以便于下一步疏水。断面规格：高×宽=2.0m×2.6m，总长度110m。自探水巷迎头附近→切眼→22204机巷沿下帮敷设8吋高压塑料排水管。

为预防探放水时老空水携带大量於煤流出，煤、水混合影响老空水疏放效果，在22204探水巷大断面口处垒砌一道挡水墙，以便于於煤的沉淀和及时清理，并可防治煤泥在疏放水管内流淌时，在22204机巷的低洼处形成沉淀，堵塞流水（机巷低洼处比最高点低58m）。在距大断面口向外10m处再垒砌一道挡水墙，此挡水墙由下帮向上帮垒砌长度为1.2m，要求两道挡水墙之间垒砌一道连接墙，使两道墙之间形成一个蓄水池。在迎头后低洼处下帮挡水墙前施工泵坑，安装潜水泵并敷设一趟4吋钢排水管，以防8吋排水管路出现问题时备用。为防止淤煤流入泵坑内，再垒砌一道高度300mm的挡水墙。所有墙的地基深度240mm，墙体厚度380mm，第一道挡水墙高度500mm，第一道挡水墙与连接墙相连处向上的部分高度为600mm，第二道挡水墙及连接墙高度为根据现场坡度进行砌设，要求垒砌时使用混凝土，墙体使用水泥砌平。

2.2探水钻场及钻孔的设计施工

由于老空积水量特别大，为确保探放水万无一失，在22204探水巷迎头挑顶掘巷施工4.5m×3m×2.8m的岩巷钻场，安装ZDY-1900S煤矿专用全液压坑道钻机，开始打设时钻头使用直径133mm的合金钻头，下套管后使用直径为75mm的PDC复合钻头，使用直径为63.5mm的地质钻杆。

（1）探放水方法。探水点高程+103m，积水标高为+120m，分3个层次放水：5#、6#孔终孔标高为+115m，3#、4#孔终孔标高为+110m，1#、2#孔终孔标高为+103m。探水方法为长距离钻探法，即开孔→下孔口管→注浆→试压→钻进→放水→联接疏水管路放水。

（2）探水孔布置。1号孔距巷道顶板1.0m，仰角0°，方位角+296°，孔深35.8m；2号孔距顶板1.0m，仰角0°，方位角+307°，孔深35.3m；3号孔距顶板0.8m，仰角+5.2°，方位角+314°，孔深35.5m；4号孔距顶板0.8m，仰角+5.3°，方位角+321°，孔深36.4m；5号孔距顶板0.8m，仰角+16.2°，方位角+330°，孔深39.8m；6号孔距顶板0.8m，仰角+14.4°，方位角+340°，孔深44.4m。

表1钻孔参数一览表

Table.1Drillingparameterslist

孔号方位角竖直角孔深备注

1号孔+296°+0°35.8m竖直面内向上为正，向下为负。

2号孔+307°+0°35.3m

3号孔+314°+5.2°35.5m

4号孔+321°+5.3°36.4m

5号孔+330°+16.2°39.8m

6号孔+340°+14.4°44.4m

（3）固管及注浆。探放水孔使用Φ133mm钻头开孔，钻进6m后下Φ108mm的套管，然后使用BW-250型电动泥浆泵注浆，注浆采用管外注浆（注浆时以管内返浆为准），注浆完成后养护1班，养护完成后进行扫孔试压（试压压力不得小于2MPa），试压完成后在套管上安装控制水量的阀门，要求安设一个阀门和一个三通（要求阀门安装在三通的前部，三通上安装一个水压表），等径三通旁通上另安4吋闸阀及4吋法兰盘，以便安装4吋钢丝管。安设阀门完成后换Φ75mm钻头继续打钻，打设钻孔的顺序为6、5、4、3、2、1。探放水时必须在施工完一个孔且出水后，再施工下一个孔。由于1#、2#孔开口处为二1煤顶板砂岩，但1.0m后即揭露煤层，要求见煤后5m进行注浆一次，防止老空水体冲刷孔口管四周煤层造成裸管。

（4）堵孔时涮孔要求及水量疏干标志

①在放水初期钻孔出现煤矸堵孔时，使用ZDY-1900S钻机、地质钻杆进行涮孔，涮孔后管内水量大于60m³/h时即可停止，进行稳定放水。放水中期进行涮孔时，管内水量大于30m³/h小于60m³/h时，进行稳定放水，放水后期进行涮孔时，涮孔后管内水量小于30m³/h时，方可停止涮孔。

②经过反复涮孔水量小于30m³/h时，在稳定放水后，水量逐渐变小时测定水压，在放水口的三通上安装一个水压表，经观测水压小于0.07MPa，满足以上两个条件即可表明此管范围内的积水已疏干，不再进行涮孔。

（5）排水方式及排水设备管线规格根据

22204轨道顺槽放水经验及本次放水情况特殊性，排水方式设计为两种，根据现场实际情况进行选择，但总体方案为排水使用8吋瓦斯管作为主排水管，方法主要是以水位高差自流排水为主，以水泵排水为辅。

3结语

通过实践证明，在水文地质条件复杂、存在大量老空积水威胁的区域施工，可通过施工专用探水巷、开设岩巷钻场、建挡水墙、采用专用探放水钻机施工钻孔、铺设排水管路等方法，以达到安全探放老空积水，解除水害威胁，为安全生产创造有利条件。