直通式探放水钻孔在白洞煤矿的应用

赵晨德

（1.中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京 100083；2.大同煤矿集团同家梁矿，山西大同 037003）

直通式探放水钻孔在白洞煤矿的应用

赵晨德1，2

（1.中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京 100083；2.大同煤矿集团同家梁矿，山西大同 037003）

针对我国煤炭生产中防治水存在的问题，依据多年来从事煤矿水文地质技术和管理的经验，探索出直通式探放水研究理论，并在同煤集团白洞煤业有限责任公司实施，效果很好。就大同煤田地质水文条件来讲，该法推广具有广泛的实用性。

白洞井田；直通式探放水；钻孔

1 白洞井田内老空区积水简介

白煤煤矿井田内近几年影响生产的积水区有两个，一是14＃层的东303积水区；另一是14＃层的东402积水区。

东303盘区从1980年开采到1985年结束，共有11个工作面，采煤方法有综采和刀柱式，煤厚一般为3.46m。盘区从1995年10月开始从采区的封闭墙下部的出水口往外流水，出水口的标高为+1 121m。此次预测积水区面积为23.6万m2，估算积水量81.2万m3。

东402盘区从1968年开采到1988年结束，共有9个工作面，采煤方法为刀柱式，煤厚在2.73～3.87m，一般为3.3m。预测积水区面积为14.4万m2，估算积水量为43.3万m3。

2 探放水方案［1-2］

本次在白洞煤业公司井田内放水采用直通式放水法，即从地面布置钻孔，穿过积水区与下部石炭系5＃煤层的巷道贯通，接管放水。

白煤公司准备开采石炭系5＃煤层301采区的8104工作面，所以本次放水设计的主要任务是把侏罗系东303和东402压在8104上面的积水排出，达到安全生产的目的。具体任务是放东303老空区8302-1，8302，8304工作面；东402老空区8204，8206，8208工作面的积水。预计放水36.5万m3。另外在东303的8307工作面内设计一个探孔，验证此工作面确实无积水，做到万无一失。

301采区的首采工作面是8104，所以首先考虑探放该工作面上部对应的积水，在设计钻孔位置时应遵循下列原则：

1）放水钻孔平面位置应设计在2104、5104巷道内，或者尽量靠近此两巷道，这样钻孔与巷道贯通的机率就大些，即使贯通不了，在井下巷道内找钻孔的工程量也较小，节约时间，提高效率。

2）放水钻孔的平面位置要穿过积水区内的空区，不能打在煤柱上，否则钻孔报废。

3）在能达到最佳放水的同时，地面选择平坦的地形，要易于修路、稳装钻机。

根据白煤公司2009年的开采衔接安排，首先将钻孔主要布置在2104和5104巷道内，具体布置钻孔为：D1＃钻孔从5104巷口向里120m，主要放东402盘区8204工作面的积水；D2＃钻孔距5104巷口200m，主要放东402盘区8206工作面的积水；D3＃钻孔距5104巷口269m，主要放东402盘区8208工作面的积水；D4＃钻孔距5104巷口457m，主要探东303盘区8307工作面有无积水，8307工作面位于东303采区积水线以上，应该不会有积水，这里主要是验证一下；D5＃钻孔距5104巷口675m，主要放东303盘区8304工作面的积水，此钻孔应设计在8304工作面的最低点，但8304工作面是综采工作面的采空区，积水量大，单由D5＃钻孔放水，在8104工作面开采前是放不完水的，所以增加D7＃钻孔共同放8304工作面的积水；D6＃钻孔距5104巷口870m，主要放东303盘区8302工作面的积水，此钻孔无法设计在2104或5104巷道内，只能布置在工作面的里面，钻孔打到位后，从5104巷道再补打一条小巷道，专门找钻孔，见图1中的a巷道；D7＃钻孔距5104巷口965m，但不在5104巷道内，只能布置在工作面的外面，钻孔打到位后，从5104巷道再补打一条小巷道，专门找钻孔，见图1中的b巷道，主要放东303盘区8304工作面的积水。

图1 东303、402放水钻孔位置图

3 探放水钻孔结构［3-6］

钻孔的结构关系到很多方面，它与施工工艺有关，与钻孔所过的采空区层数有关，与放水的流量，放水的速度有关，更关系到放水期间的安全问题，所以钻孔的结构是个很重要的因素。钻孔结构主要是孔径、钻孔内放水套管的结构、钻孔倾斜度，其次是钻孔深度等的有机构成。

钻孔的角度：所有钻孔都垂直向下打，从地面开孔，一直打到C5煤层的巷道中。在钻孔施工区域，原白洞矿侏罗系有4，7，8，11，14＃煤层的采空区，几乎每个钻孔都要过这些采空区（个别孔或个别层位可能是实体煤柱）。

钻孔的孔径：孔径关系到放水的流量，钻孔放水流量与矿井的主排水能力要相匹配，还要考虑到放水时间，流量过大，造成主排水系统负担太重，排水管路水压过大，易造成排水过程中管路损坏。孔径偏小则放水速度慢，增加放水钻孔数量，增加成本，又影响工期。经反复测算、论证，得到科学合理的孔径应为，终孔孔径73～89mm，积水区处孔径应为108mm，开孔146mm。大体可分为4个部分：从地表往下到坚硬基岩层，孔径为146mm，下146mm套管。

从基岩层到积水区下12m（两根管长），孔径为127mm，127mm套管，套管的下端带一个胶皮垫，将积水区与钻孔隔开，防止积水流入孔内。

从积水区下，见图2中A点处，再向下打12m，孔径为108mm。最后一段孔径换为89mm，至终孔。

4 钻孔内放水管结构

图2 放水套管结构

钻孔打通以后，在孔内开始下放水套管，钻孔

［1］于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册［M］.北京：煤炭工业出版社，2005.

［2］窦永山，朱锦文.矿井水害防治技术［M］.北京：煤炭工业出版社，2007.

［3］虎维岳.矿山水害防治理论与方法［M］.北京：煤炭工业出版社，2005.

［4］龙周彪.矿井水防治［J］.山东煤碳科技，2009（2）：146-147.

［5］邢茂，钟黎粤，刘军宏.大同矿区矿井水防治［J］.淮南工业学院学报，2002，22（8）：142-146.

［6］武强，董书宁，张志龙.矿井水害防治［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2007：15-25.

〔编辑 石白云〕

钻孔内的止水锥：有时钻孔打到位置后，巷道还没有掘到钻孔处，放水管路无法与钻孔连接，钻孔有相当长一段时间可能闲置，但积水又不能与钻孔相通，积水不能进入孔内。此时可在钻孔内设计一个止水锥子，将积水与积水区以下的放水管隔开，见图2。有时在放水期间，井下放水管路、阀门突然发生故障，无法停止放水，此时对矿井是个很大的隐患，办法是从钻孔内下止水锥停止放水。止水锥用8.5-6*19（3分）钢丝绳吊放，并固定在孔口帽上，需要放水时，吊起止水锥，即可放水。

5 结论

白洞矿地面钻孔从2009年的6月17日开始施工，到11月17日结束，共打钻孔8个，钻孔平均深度430m，参与放水的钻孔5个，即D1，D2，D3，D5，D6；D4钻孔打到14层的8307工作面后，经测定无积水；D3，D5钻孔与5104巷道正好贯通；D1，D2则偏离巷道4.8～5.3m；没有与巷道贯通的钻孔，由电测井资料提供孔底坐标，从5104或2104掘小巷道找到；各钻孔的最终套管结构基本与设计相同，只是孔深不同，长短有别；放水是从2009年6月27日开始，到2010年4月10日结束，共放水68.4万m3；8104工作面于2010年7月开始准备，9月10日正式开采，放水结束时间比开采时间提前了5个月，附合要求和规定。总之本次探放水设计比较成功，解放了8104工作面，解放储量170万吨，达到了预期放水的目的。

Application of Straight-through Drainage Holes in Baidong Coalmine

ZHAO Chen-de1，2
（1.School of Resources and Safety Engineering，China University ofmining and Technology（Beijing），Beijing，100083；2.TongjiaLiang Coalmine，Datong Coalmines Group，Datong Shanxi，037003）

Problems exist in flooding prevention in Chinese coalmines.The author applies own hydrographic geological techniques and management experience，puts forward the straight-through drainage theory，which was applied in Baidong coalmine and proved to be effective.This method is worth borrowing considering the actual circumstances of the coalmines in Datong.

Baidongmine field；straight-through drainage；drilling内放水套管共分四段，见图2。第一段从B点以下--终孔下89mm普通套管；第二段从A点处—B点处下108mm普通套管，与下部89mm普通套管连接处带一个胶皮垫，使108mm套管与孔壁之间接触紧密，不留间隙；第三段从M点处—14＃层底板下0.5m处，下108mm的筛管，以后让积水通过筛管进入孔内放水套管内；第四段从孔口—孔内的静水位处，即M点处，此段下108mm普通套管。全部套管下好后，在井下将巷道内的排水管路与孔内的89mm套管连接，并关闭阀门，然后将孔内的127mm套管返出，此时积水可进入放水管内，有少量积水顺108套管的外壁向下流入钻孔内，但到B点处被截住，再不会向下流，所以巷道内不会受积水区水的影响，更不会发生水淹巷道之类的事故，可确保安全。

TD431

A

1674-0874（2011）03-0080-03

2011-02-28

赵晨德（1970-），男，山西朔州人，高级工程师，研究方向：煤矿地质及水文地质。