新技术、设备在利民煤矿探放水工程中的应用

摘 要：文章阐述了利民煤矿探放井田边界老空水所采取的技术措施，介绍了探放水过程中所采用新技术、新设备的优点及取得的经济效益，为同类条件下煤矿探放水工作提供了很好的借鉴经验。

关键词：老空水；新技术；探水设计

1 探放水工程概述

内蒙古利民煤焦有限责任公司煤矿（下简称利民煤矿）位于内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克旗境内，主采山西组9煤和太原组16煤。按照采掘计划，本年度拟掘进09115工作面。该工作面位于井田北部边界，与多个小煤窑相邻。周边小煤窑与利民煤矿同采9煤，现已全部关闭，由于小煤矿开采时间较长，又缺乏准确详细的测量资料，停产后采空区可能存有大量积水。根据以往地面电法勘探资料，09115工作面周边存在异常富水区域。为防止老空突水，需对该工作面富水异常区进行探放。为此，利民煤矿对09115工作面回风顺槽外小窑老空水编制了探放水设计，并投入了先进的技术手段和装备进行探水施工，最终取得了较满意的成果，解除了边界外老空水对工作面开采的威胁。

图1 利民煤矿9煤瞬变电磁勘探成果图

2 探放水设计

本次施工采用ZDY6000LD长距离定向钻机，根据钻机特性设计在回风顺槽内布设2个探水点，1#探水点布置在现09115回风顺槽平巷内50m处；2#探水点布置在新09115回风顺槽内630m处。每个探水钻场布置3个走向长钻孔，分别为1#、2#和2-1#，单个钻孔长度750m，钻孔布设见图。

1#孔布置在距现顺槽左帮20m处，2#孔主孔布置距顺槽左帮70m，2-1#分支孔布置在顺槽左帮55m。为不影响回风顺槽掘进，探放水钻孔孔需单独施工钻窝。为保证探放水垂向上无盲区，2#孔及2-1#孔分别沿煤层底、顶板布设，距煤层底、顶板间距为0.5m。1#、2#探水孔施工完毕后，在距开孔约660m处开始以25°角导斜钻至相交，以确保探放区域内无盲区。

1#探水点施工完毕后，确保无老窑水威胁后，掘进施工至630m处，再布设2#探水点进行探水工作。2#探水点探放至09115工作面切眼，探水方案与1#探水点相同。

经探放得出利民煤矿09115工作面回风顺槽向北70m范围内无老空，矿井边界防水煤柱也由原来的70m降为50m，增加了工作面可采量，避免了资源浪费。

3 此次探放水工程的创新点

3.1 孔口管材质的选取

按照《煤矿防治水规定》要求，在水压位于1-2MPa时，孔口管的长度为10m。以往煤矿的探放水工作均选用无缝钢管，材料笨重，价位高，且探水工程结束后必须将其拔出后才能够进行掘进作业。为了解决常规孔口管的弊端，利民煤矿专门定做了一批PVC材质的孔口管。与钢制管材相比，PVC材质的孔口管既能达到设计压力的要求，又具有轻便、价格低的优点。尤其重要的是探水结束后，遗留的孔口管不影响综掘机作业，为巷道掘进节省了时间。

3.2 探水设备的配备

本次探放水钻机选用型号为ZDY6000LD长距离定向钻机。该钻机具有自行式、低钻速、大转矩、钻探距离长的特点，且该钻机可采用孔底动力机具钻进定向孔。探放水钻孔施工过程中可利用该钻机特点施工长距离钻孔，还可在钻探工程中通过调节钻孔轨迹使得不同探放水孔相交使得探放水区域内无盲区。相比传统的短钻孔扇形布置方式避免了频繁开孔，减少了工程量，提高了安全性。

3.3 综合技术的应用

此次探水工程采用了物探、钻探、化探等综合探查手段，取得了很好的成果。物探探查出富水异常区为探放水钻探施工提供了靶区，化探为出水水源判定提供了依据。

4 新技术、设备的运用的效果

4.1 减少了工期

普通钻机施工时只能够钻进直孔，若前方煤层赋存条件变化大，钻头就会进入煤层顶、底板达不到设计要求而需重新开钻孔，增加施工时间、材料费及人工费。而定向钻机钻头进入煤层顶、底板时，可以进行灵活调节钻孔角度，保证钻孔可以始终设计要求钻进。

若采用普通钻机施工，09115回风顺槽平巷段需施工钻场27个，每个钻场约需6天，全部施工完毕共需施工162天（不包括遇到异常情况时需要增加施工时间）。而使用长距离定向钻机，预计施工工期40天，可以节省钻探时间120天。

4.2 节省材料、人工费，创造良好的经济效益

使用普通钻机，09115工作面回风顺槽内需设立27个钻场，施工钻孔99个，需要止水套管99根，注浆水泥27吨，合计材料费约9万元（不包括重新开孔和注浆的材料费）。而使用长距离定向钻机，开孔只需要施工2个钻场，使用4根止水套管，大大节省了探放水所需材料费，同时也减少施工钻孔人工费用21.6万元，创造了良好的经济效益。

4.3 避免探放水盲区，增强了安全可靠性

按《煤矿防治水规定》，探放老空水钻孔终孔位置需满足平距3m的要求，用普通钻机能力很难达到此要求，且因老窑内的巷道布置极不规则，用普通钻机施工难免遗留盲区。而采用定向钻机施工可改变钻孔轨迹，将探水钻孔在巷道外布置成封闭四边形，使得探放区域不存在探放水盲区，大大增强了探放水可靠性。

5 结束语

5.1 利民煤矿探放水工程运用了物探手段圈定了09115工作面回风顺槽周围及井田外老空区内的积水范围，采用国内先进ZDY6000LD长距离定向钻机进行探水施工提高了施工进度，确保了探放水可靠性。

5.2 通过探放水工程施工，查明了09115工作面回风顺槽外70m范围内无老空，为边界放水煤柱留设提供了依据，原来的70m降为50m，增加了工作面可采量，避免了资源浪费。

5.3 本次使用新工艺、新设备材料进行探放水，相对以往探放方法节省施工时间120天，同时大大节省了材料费和人工费。本次探放水取得了良好的经济效益和社会效益，也为同类条件下老空水探放提供了很好的借鉴经验。

参考文献

[1]煤矿防治水规定[M].北京：煤炭工业出版社，2009.

[2]煤矿防治水综合技术手册[M].长春：吉林音像出版社，2003.

作者简介：樊海军（1982-），男，助理工程师，内蒙古乌海人，毕业于华北科技学院，现主要从事矿井防治水、地质勘探工作。