“双疏水降压法”防治底板水害技术研究与应用

赵旭

【摘 要】辛安矿的矿井水文地质条件类型为极复杂型，曾经于2010年和2011年连续两年发生了两次奥灰突水事故。

【Abstract】 The type of mine hydrogeological conditions of Xin'an coal mine is very complex， In 2010 and 2011， there happened two ordovician limestone water inrush accidents.

【关键词】水文地质；双疏水降压法；措施

【Keywords】hydrogeology； double hydrophobic depressurization； measure

【中图分类号】TD301 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）03-0072-02

1 引言

自2012年复产后，矿井百废待兴，但由于矿井深部工作面准备周期较长，严重制约矿井的生产发展。为保证顺利完成生产衔接，矿研究决定回采29区深部的11296工作面。回采过程中，采用“双疏水降压法”防治底板水害，实现了无水害安全生产。

2 工作面概况

2.1 工作面位置

辛安矿11296工作面西与11293下块工作面顶层采空区相邻，东以F1断层为界。北至29区运煤下山，原-280北大巷位于工作面内部，横穿工作面。该工作面为29区边角煤回收工作面，开采煤层为二号煤，工作面标高-262～-306m，走向长450～500m，倾向长23～124m，煤层平均厚度2.8m，可采储量18.6万吨。

2.2 工作面地质构造情况

11296工作面处在F8与F1断层间次生背斜——29区背斜的两翼，工作面主体位于背斜轴北翼。地层走向NW5°～20°，南端渐变为NW走向，煤岩层倾角15°～21°，一般18°。工作面东部毗邻F1、F1`断层组（落差分别为100m和140m），断层产状控制程度高，资料可靠。工作面外围次生小断层较多，但对回采影响较小，工作面内部地质构造比较简单，回采中预计揭露2条断层，落差1～3m，对回采影响较小。

2.3 水文地质条件情况

虽然29采区大部分区域已经回采，但该区以往的水文地质条件探查孔以及探查成果较少，且随着2011年矿井发生的奥灰突水淹井事故，该区各充水水源特征可能发生变化。故11296工作面在掘进前后利用物探和钻探相结合的手段对工作面下伏野青、伏青含水层的水文特征进行了详细的探查。根据钻探可知，该工作面野青灰岩含水层上距2#煤一般为40m，厚约1.5m，施工的21个钻孔揭露野青灰岩时均出水，单孔涌水量为0.015～1.2m3/min，水温17～18℃，水位-96～-246m。伏青灰岩含水层上距2#煤约80m，厚3.5m，揭露伏青灰岩的14个钻孔均出水，单孔涌水量为0.1～1.5m3/min，水温17.7～18.9℃，水位-94～+98m。且结合物探成果资料可知，两含水层整体富水性较弱，但局部相对富水，且富水区均集中在F1、F1`断层附近。（见图1）

3 工作面存在的水害隐患

通过水文地质条件的探查，发现工作面存在以下几个水害隐患问题，待要解决：

工作面下伏野青、伏青灰岩含水层在F1断层带附近较为富水，单孔最大涌水量分别达到1.2m3/min和1.5m3/min；

伏青灰岩含水层局部水位高达+98m，推测伏青灰岩含水层与下伏大青甚至奥灰含水层可能存在水力联系；

野青、伏青灰岩含水层的最大突水系数分别为0.06220.0622 MPa/m、0.0598 MPa/m，分别大于或逼近突水临界值0.06 MPa/m（因煤层底板在断层破碎带影响范围内，故突水系数临界值取0.06MPa/m）。

4 水害防治方案的选择及应用

针对工作面存在的水害問题，一般采取底板注浆加固改造方法和疏水降压的方法。

4.1 水害防治的方案可行性分析

加固改造方法的可行性：工作面上下两巷均已掘进完毕，巷道支护牢靠，可以进行井下钻探工作，且井下已建立了临时注浆站，可以完成注浆改造工程的注浆任务，该方法可行。

疏水降压法可行性：在工作面掘进期间，我们进行了多次野青、山伏青的简易放水试验。放水试验成果表明：第一，降深漏斗波及范围广，在溜子道中部放水，距其300m远的观测孔水位在较短时间内联动，说明工作面底板下伏野青、山伏青灰岩含水层富水性较弱；第二，水位降深大，在保持30m3/h下，两含水层水位可分别疏降至-240m和-70m以下。故该方法也适用于本工作面。

4.2 水害防治的方案对比（表1）

综上所述为保证矿井生产能顺利衔接，在利用工作面掘进期间的钻孔对工作面局部区域注浆加固的基础上，我们采取“双疏水降压”的措施防治工作面回采期间的水害问题。

5 经验与教训

双疏水降压法在辛安矿11296工作面水害防治中的成功应用，我们总结了一定的经验和教训。

经验：

①双疏水降压法在辛安矿11296工作面水害防治中的成功应用，表明该方法可以解决水文地质条件复杂区域的水害防治问题；

②相对于底板注浆加固的手段，该方法可大幅度节省防治水工作周期，可以确保矿井生产正常衔接；

③对于工作面甚至于整个采区的水害防治工作而言，查明区内水文地质条件是重中之重，只有查明水文地质条件，才会有更多的防治水方案选择可能。

教训：

①放水孔受自然影响较大，无法100%的在指定位置施工成满足放水要求的钻孔，变性因素多；

②工作面排水系统复杂，形成多级排水，用工用电费用较高。

6结语

对于矿井水害防治工作，应该秉承“如履薄冰、如临深渊”的谨慎心态，也要勇于迈步，敢于亮剑，积极探索符合矿井实际的防治水技术手段。