复采工作面探放水技术实践

张平

摘 要：水灾害一直是复采工作面面临的主要灾害，对复采工作面的安全生产造成威胁。通过分析河南某矿复采工作面可能面临的充水水源、充水通道等方面内容的基础上，采取合理、有效的探放水措施，及时探明和疏放老空积水，排除了老空积水对复采工作面的威胁，确保了工作面安全高效开采。

关键词：复采；老空水；探放水

引言

河南某矿位于登封市徐庄乡境内，于2000年12月正式投产，矿井现生产能力为0.84Mt/a。矿井主要开采山西组二1煤层，通过该矿地质勘探资料可知开采二1煤层的间接充水含水层是奥陶系中统马家沟组（O2m）石灰岩含水层和石炭系太原组L1-3石灰岩含水层，水头较高，因此该矿所进行的二1煤层初次开采属带水压开采。工作面在受到初次采动破坏之后，采空区进行重复开采时应采取有效措施对老空积水和裂隙水进行探放，保证工作面的安全。

1 复采工作面充水因素分析

1.1 复采工作面主要充水水源

1.1.1 地下水。该矿所采二1煤层顶、底板直接充水含水层分别是山西组砂岩和太原组上段灰岩。底板灰岩岩溶裂隙承压水将以突水形式涌入巷道，水量较大。顶板砂岩含水层，回采时将以淋水形式进入巷道，导水裂隙形成后常成渗流状态，水量不大。

二1煤底板间接充水含水层包括？缀3ch、C2tL1-4碳酸岩盐类含水层，含较丰富的岩溶裂隙承压水，L1-4灰岩水隔水层厚度满足隔水要求，但工作面在进行复采工作时会造成底板破裂，回采过程中会出现底板渗水[1]。

1.1.2 大气降水。大气降水矿井的间接充水水源，降水首先渗入补给含水层，然后由含水层进入矿井[2]。据生产矿井资料，其充水具有明显的季节性变化和多年周期性变化规律。雨季是大气降水的主要补给期，矿井最大涌水量滞后集中降水后80天左右，大～中雨后2～10天矿井涌水量便明显增大。

1.1.3 采空区积水。煤顶板砂岩含水层，回采时将会以淋水形式进入巷道。工作面在初次开采时，导水裂带隙形成后常成渗流状态，受到初采的采动影响，工作面的间接充水含水层可能会沿断裂带或底板破坏带补给直接充水含水层，该矿13011初采工作面于2006年3月停采，在采空区可能会有一定量的积水存在。

1.2 充水通道

1.2.1 底板灰岩岩溶裂隙。11031巷道掘进和煤层开采揭露或接近含水层时，地下水通过岩溶裂隙或底鼓突水的形式渗出或涌出。

1.2.2 顶板砂岩裂隙。开采初期地下水通过砂岩裂隙以渗水的形式充水，回采冒落后则多以淋水形式充水。

1.2.3 采矿造成的裂隙通道。初次开采时，由于受采动影响煤层顶、底板产生丰富的的裂隙通道，并与含水层相沟通，形成导水通道。

2 复采工作面老空积水分析

在13012复采工作面南部发育一条箕F4断层，走向为55°～82°，倾向为145～172°，倾角为50～60°，西北盘上升，东南盘下降，为正断层，断距25～175m；西北部发育一个背斜构造。根据13011工作面巷道掘进及回采情况可知，该工作面所在区域地质构造和水文地质条件均较为简单。

在进行13012工作面回风巷掘进工作时，曾进行过探放水施工，孔口标高+81.6，2#孔终孔标高为+82.6，仅有少量出水，老空积水水位低于该标高；13012进风巷掘进过程中，揭露老空的最低标高为+80.7，掘进至此位置时无涌水。

综合预计老空积水水位标高最大值为+80.7。积水面积约3000m2，平均积水深度约2.5m，预计积水量约7500m3。如图1所示，工作面切眼最低标高为+75.8，老空积水深度约4.9m，水压P=1000×10×4.9=0.049MPa[3]。

3 复采工作面探放水设计与施工

根据原13011工作面掘进、回采资料确定，13012复采工作面探放水警戒线为其进风巷切眼向西25米处，回风巷切眼向西50米处，地点的选取对探放水有利。此次探放水施工共在13012复采工作面进、回风巷分别设计四个和五个探放水钻孔，布置方式如图2、3所示，按照钻孔编号依次施工，打透采空区。

图2 13012复采工作面探放孔布置图

在进行打钻施工之前需要在探水地点进行一系列的前期准备工作，例如，需要对探放水所在地点5m内的工字钢对棚支护使用连锁片连锁加固、挖掘排水沟及安装排水泵等工作，以保证打钻工作的顺利进行。本次探放水施工采用ZDY-550S型液压探水钻机进行钻进，钻孔开孔孔径为113mm，钻进10m后需下入长10m直径108mm的套管，套管周围要用适量干海带或麻绳缠裹，使套管固定牢固，为便于控制放水，需在孔口安装止水阀，随后使用Φ65mm的钻头钻进，直至钻进至设计深度。

4 探放水效果分析

此次探放水施工共用15d，13012回风巷施工的1#、2#、3#、5#钻孔在钻进至21m左右处时出现涌水，涌水量分别为14.8m3/h、2.4 m3/h、3.04m3/h、3.12，并分别通过4.5h、8h、10.5h、5.3h的放水，四孔分别放水66m3、19.2m3、31.92m3、16.54m3，共计133.66m3的老空积水，在13012进风巷进行施工的四个钻孔也均有少量出水。本次探放水施工有效排除了13012工作面进入复采临界面时的老空水患，为工作面的安全生产提供了保障，取得了良好的经济效益，为类似复采工作面探放水施工提供了一定的经验。

参考文献

[1]葛正峰，王启军，马合飞.高承压含水层上采煤防治水技术[J].中州煤炭，2010（10）：103-104.

[2]陈陆望，宋正辉.华北隐伏型煤矿地下水水化学演化与突水水源判别[J].皖西学院学报，2012（5）：19-22.

[3]庞玉峰，张怀松，刘玉良，等.煤矿防治水综合技术手册[M].北京：煤矿科技出版社，2008.