煤矿探放水分析

王占店

（山西煤炭运销集团大同有限公司，山西 大同037000）

水灾是煤矿生产中比较常见的事故，这类事故突发性强，对矿井危害严重，水灾的发生可以在极短的时间内给矿井造成毁灭性的灾难。在有些生产矿井的范围内，常常有许多充水的小窑老空、断层以及富含水层。当采掘工作面接近这些水体时，就有可能造成地下水突然涌入巷道，造成矿井淹井事故。为了消除这些隐患，在生产中使用探放水的方法，探明工作面前方的水情，然后将水有控制地放出，以保证采掘工作的安全。

1 探放水原则

“有疑必探、先探后掘”是探放水原则，探放水虽然是防止水害的重要方法之一，但这项工作并不能把所有的水害威胁都探明，例如断层迟到突水，必须在全面分析水文地质资料之后，才能做出有无可能发生水害的结论。

通常在下述情况下，需要进行超前探水：

1）巷道掘进接近老空；

2）巷道掘进接近含水断层；

3）巷道接近或需要穿过强含水层；

4）上层采空区有积水，在下层进行采掘工作，两层间垂直距离小于回采工作面采厚的40倍或小于掘进巷道高度的10倍时；

5）采掘工作面接近各类防水煤柱时，必须提前探水，以确保煤柱尺寸的准确；

6）采掘工作面有明显出水征兆时，应停止掘进，进行探水。

2 探放水方法

2.1 小窑老空水的探放方法

2.1.1 确定探水起点

由于小窑老空积水范围是通过调查得出来的，所以其积水的边界不是十分准确，用物探方法或其它方法查明。根据平煤集团一些矿山的经验，将调查和勘探获得的小窑老空分布资料经过分析后划出3条界线：

1）积水线——调查核定积水区的边界即小窑采空区的范围，其深部界线应根据小窑的最深下山划定。

2）探水线——沿积水线外推60-150m的距离划一条线（如上山掘进时则为顺层的斜距），此数值大小视积水范围可靠程度，水头压力，煤的强度大小来确定。当掘进巷道达到此线就应开始探水。

3）警戒线——从探水浅再外推50-150m（在上山掘进时指倾斜距离）。当巷道进入此线，就应警惕积水的威胁，注意迎头的变化，当发现有透水征兆时就应提前探水。

2.1.2 估算小窑老空积水量

小窑老空积水可按下式进行估算：

式中：W静—老空积水的静储量，m3；

M—采厚，m；

a-小窑老容走向长度m；

h—小窑老容高垂度，m；

α-煤层的倾角，（°）；

K—老空的充水系数 K=0.3～0.5

2.1.3 布置探放水钻孔的方法：

探放水钻孔的布置应以确保不漏老空，保证安全生产，而探水工作量又以最小为原则。

1）确定探水钻孔的超前距离，允许掘进距离，帮距和密度。

2）制定探水钻孔布置方式。探水效果的好坏与钻孔布置方 式有很大的关系。在布置探水钻孔时，必须注意两个问题：其一要确保安全；其二既要保证工作效果，又要工作量最小。

探水钻孔布置从平面上看，一般常布置成扇形和半扇形。上山巷道常布置成扇形，倾斜煤层平巷掘进常布置成半扇形。扇形和半扇形布置又分为“大夹角”扇形布置(中间沿巷道前进方向一组，两侧各2-3组钻孔，每组1-2个钻孔，每组钻孔之间的夹角 7°～15°)和“小夹角”扇形布置 (每组钻孔之间的夹角1°～3°，其它同“大夹角”要求相同)，如果运用得当，两种形式都可以取得良好的效果。

2.1.4 探水与掘进相互配合

受水害威胁的地区，必须与掘进施工管理相配合，才能取得良好的防水效果。

1）双巷掘进交叉探水。上山巷道掘进因积水 区在上方，巷道三面受水威胁，一般应采用双巷掘进交叉探水。

2）双巷掘进，单巷超前探水。在倾斜煤层中平巷掘进时，一般是用上方巷道超前探水，探水钻孔布置成扇形。

3）平巷和上山互相配合探水。在同一煤层内，上方施工水平巷道，下方向上掘上山，应先探水掘进平巷，然后再施工上山，这样既减少上山掘进的危险性，又减少上山掘进时的探水工作量。

4）下山巷道掘进。除防止迎头和两帮来水外，还应特别注意背后来水，当上山巷道水害未消除或正在探水，下山巷道应停止工作，以保证安全，等水害威胁消除后再继续进行。

5）隔离式探水。在水压高，水量大，煤层松软，节理发育的情况下，煤层中打钻探水很不安全，可采用下述方法探水：（1）掘专门探水石门；（2）砌隔水墙，在墙外探水；（3）隔层探水。2.1.5 设计探水孔及安装放水孔孔口管

在探明小窑老空水的确切位置之后，根据其静储量和动储量的大小，巷道排水能力，矿井实际排水能力，生产衔接允许的放水期限，以及地质和水文地质条件，再设计放水钻孔，按以下步骤操作：选择钻孔孔径；计划钻孔孔数；安装放水孔孔口管。

2.2 探断层水及其他可疑水源

探断层水，强含水层水及其他可疑水源的方法与探老空水相同，但探水钻孔的孔数较探老空水的要少。

探断层水的钻孔往往与探断层的构造孔结合起来，在探明断层的位置、产状要素、断层带宽度的同时，着重 查明 断层带的充水情况，含水层的接触关系和水力联通情况，静水压力及涌水量大小，以达到一孔多用的目的。例如在正断层上盘巷道内探下盘含水层的钻孔，可布置在上盘巷道内，选择适当地点，向下盘的含水层打钻孔。

断层水探明后，应根据水的来源、水压和水量采取不同措施。若断层水是来自强含水层，则要注浆封闭钻孔，按规定留设煤柱，已进入煤柱的 巷道要加以充填或封闭。若断层含水性不强，可考虑放水疏干。

3 结束语

探水作业不仅直接关系到探水人员的安全，也关系到探放水周围地区甚至整个矿井的安危。所以施工 中应严格遵守下列事项：

1）加强靠近探水工作面的支护，以防高压水冲垮煤壁及支架。

2）检查排水系统，准备好适当坡度和断面的排水沟及相当容积的缓冲水仓，加大排水能力。

3）在有突然大量涌水情况下探水时，应在探水工作面附近设临时水闸门。

4）探水工作面要经常检查瓦斯，发现有害气体逸出时，要及时采取通风措施。

5）预先规定好联络信号，涌水时的对策及人员避灾路线。

6）钻探过程中发现孔内显著变软或有水沿钻杆流出时，都是钻孔接近或钻入积水区的象征，遇到这种情况应立即停钻检查。如钻孔内水的压力很大，应马上将钻杆固定，切勿移动及起拔，钻机后面不要站人，以免高压水将钻杆顶出伤人或造成透水事故。

［1］煤矿安全规程[S].2010.

［2］煤矿防治水规定[S].2009年12月1日起执行版.

［3］国家煤矿安全监察局,编.煤矿防治水规定释义[Z].