浅谈老空水探放技术特点

浅谈老空水探放技术特点

王飞

山西兰花集团东峰煤矿有限公司   山西省晋城市048000

摘要：矿井在生产过程中，或多或少都会受到老空水害威胁，老空水探放技术是矿井为保障安全生产所采取的一系列技术措施。因此老空区探放水应该遵循如积极探放、先堵后探放、先降压后探放、先隔离后探放等原则。

关键词：老空水 探放水 煤柱 技术重点

矿井在生产过程中，或多或少都会受到老空水害威胁，老空水探放技术是矿井为保障安全生产所采取的一系列技术措施。东峰煤矿自投产以来，部分工作面回采后形成的采空区存在一定量的积水，受该区煤层底板等高线变化，位于较高区段的采空区积水对相邻及其下部的采掘工作面构成了一定的安全隐患，如处理不当，有可能造成突水事故，故开采积水采空区下区段，尤其是在与之相邻的工作面开采时，必须首先进行探放水工作，消除采空区水灾隐患，方可开采。为了做好老空区水害防治工作，保护职工人身安全，确保煤矿生产工作的顺利进行，本文就老空区探放水技术特点进行分析。

1.老空区探放水原则

在开展老空区探放水工作时，既需要对矿井现有的排水能力和老空水积水量的多少进行分析，还需要综合考虑老空水的水质、动力补给量和疏放后煤炭资源量的解放情况等因素，以确保老空区探放水工作效率。

因此老空区探放水应该遵循如下几个方面的原则：（1）积极探放。如果老空区未分布在重要建筑物或河流之下时，且老空水排放不会增加矿井排水负担，同时积水区存在大量可开采的煤炭资源时，可以积极探放，从而使隐伏水患得到有效解决；（2）先堵后探放。通常情况下，老空水一般与强含水层或者补给量较大水源有联系时，需要先采取措施堵住出水点，然后开展探放水工作；（3）先降压后探放。对于水压高、水量大的积水区，可以先从高水位处设置放水孔，以确保水压得到有效的下降，随后沿煤层进行探放水钻孔的施工；（4）先隔离后探放。如果老空区存在比较大的积水量且疏放有困难时，为了降低探放水排水成本，则需要设置煤（岩）柱，以实现与生产区的有效隔离，待矿井探放条件成熟后再对其进行处理。

2.探放水技术工作重点

进行老空区探放水的过程中，需要对老空区进行逐面排查，对相关的信息进行预报预测，并全面分析。在开展实际的工作过程中，需要对以下的内容进行相应的重视：（1）需要到实际的工作位置进行走访，对煤炭的开采情况进行相应的了解以及掌握；（2）需要结合相应位置的地貌地形、沉陷的地表进行相应的历史资料整理收集，以更好的获取煤矿资料；（3）开展必要的钻探查证，以了解老空区积水量及积水空间情况；（4）选择与本地区物性条件相匹配的物探手段，以更好的了解和掌握采空区积水情况；（5）做好老空区突水评估工作，并对发现的积水危害采取有效的措施并给予应对和处理。

3.探放水设计内容

（1）做好老空区的积水水量及水压估算工作。在进行老空区积水探访的过程中，首先需要老空区积水面积进行相应的计算。

其中采空区积水量计算公式为W=KMS/cosα

式中： W——采空区积水量，  m3；M——采空区煤层采高，  m ；S——采空区积水面积，m2；α——煤层平均倾角，（°）；K——充水系数。

测算水压为公式p=ρgh

式中：P——压力，ρ——液体密度，水的密度为1.0×1000 千克/立方米，g——重力加速度，本次取 9.8m/s2，h——取放水孔到液面高度。

如3114采空区位于首采区西翼，于2012年11月回采结束，因3114采空区西部低洼区域内存在有大量积水，对即将回采的3112工作面将构成一定威胁，故需对3114工作面采空区积水进行探放水。放水前，对3114采空区积水水量、水压、放水水量、排水水量、水源及补给情况进行了分析。根据计算，3114采空区积水约为38512m3，水压约为0.1Mpa。

在对老空区积水的影响因素进行研究的过程中，由于不同的老空区积水区存在相应的差异，在进行相关的计算过程中，还需要结合矿井实际情况，进行具体的计算，尤其是充水系数的选取，需要根据实际情况进行选取。

（2）留设安全煤柱。如果施工工作面附近存在老空水威胁时，需要按照要求留设安全煤柱相邻采区或工作面防隔水煤柱留设和计算公式为：

≥20米

式中：L----煤柱留设的宽度（m）；K----安全系数3；M-----煤层厚度或采高5.97（m）；P-----水头压力1（MPa），取值依据利用煤层倾角及距离而预计的水压；KP ----煤的抗张强度0.84（MPa）。

经计算，我矿煤柱留设的宽度L为16.92米，根据计算公式大于等于20米的要求，实际留设时最低必须保证20米。

（3）对于水头高、水量大的积水区，可以选择隔离式探放水措施，并在专用硐室内进行疏放水，以期达到放水的目的。

（4）一般来说，在设计探放水钻孔的终孔直径的过程当中，要将其控制在94mm以下，将探放水钻孔的位置作为依据，设计孔口管。一般情况下，在放置孔口管的过程当中，要选择比较坚硬完整的煤岩层位置进行放置。而且还要对套管下入深度和耐压试验以及固结方法等进行说明。

（5）在对探放水进行设计时，要对各方面的图纸进行设计，例如钻孔方位角度图和钻孔的结构图以及避灾的路线图等等。

（6）做好放水总结，验证老空区积水是否放干、放净。

结束语：

在打钻地点及其附近布设专用电话，以确保探水地点与相邻工作地点时刻保持联系，如果出水能够在第一时间内通知受水害威胁的地区，以确保该地区人员顺利的撤离到安全地点。（2）做好钻孔附近巷道的支护工作，在工作面迎头位置打好坚固的拦板和立柱，并对巷道浮煤进行清理，按照要求挖好排水沟。（3）打钻探水过程中，要密切观察钻孔情况，一旦钻杆推进突然感到轻松、发现煤层疏松或顺着钻杆有水流出时，则需要立即停止钻进。如果水量水压比较大时，要立即固定钻杆，对煤壁及顶底板进行加固处理。（4）放水过程中需要委派专业人员对涌水量进行观察和测量，做好探放水地点通风工作，并定期检查和记录瓦斯浓度的变化情况。（5）钻眼内水压过大时，可以选择防喷和反压装置进行钻进，必要时还可以在岩石坚固位置砌筑防水墙，随后才允许打开钻眼放水。该过程可以将安全套管阀门安装在孔口装置，以实现对放水量的有效控制。

参考文献：

1.武强《煤矿防治水手册》（煤炭工业出版社）