探放大层间距上覆采空区积水技术研究及应用

张志杰��

摘要：地测防治水是煤矿安全生产的一项重要工作。随着矿井开采深度的增加，上覆采空区积水对采掘工作面安全生产的影响越来越突出。由于上部采空区积水的赋存状况多变，采空区范围不清、层间距不一、积水量不清，给探放水工作带来许多不确定的因素。

关键词：煤矿；安全生产；上覆采空区；探放水；研究应用

一、矿井基本情况

山西汾西瑞泰井矿正珠煤业有限公司位于左权县境内中南部，井田面积为5.182Km2，核定生产能力为90万t/a。井田可采煤层为2#、3#、4#、8#、11#、15#，其中2#、3#、4#属于山西组煤层、8#、11#、15#属于太原组煤层。井田划分为两个水平进行开采，即+1073m水平（一水平）和+1012m水平（二水平），+1073m水平开采中煤组8、11号煤层；+1012m水平开采下煤组15号煤层。2#、3#、4#、8#煤层已基本采空，现主要开采15#煤层，平均厚度5.6m。

二、11502工作面探放水实践

（一）工作面概况

11502工作面位于井田西南部，东侧为11501采空区，西侧为15#煤层实煤区，南侧为井田技术边界，与原永兴煤业公司相邻，北侧为一采区回风下山。

经实地调查并结合现有地质资料分析，11502工作面上部存在8#煤层采空积水区。该采空区积水区域平面投影位置位于11502工作面内部中段。8#煤采空区与11502运输巷最短间距约为85m，15#煤层导水裂隙最大高度为60.48m，在上覆岩层无构造变化的情况下，不会造成11502工作面水情变化。该积水区下部11502运输巷揭露一小型陷落柱X1511。避免上覆采空区积水通过陷落柱导入工作面造成水害事故，决定对11502工作面上部8#煤采空区积水进行彻底疏放。

（二）8#煤采空区积水分析

①积水面积：0.79万m2

②积 水 量：0.32万m3

③积水标高：1071m

④积水面与11502工作面顶板高差：104m

⑤最大承压：1.04Mpa

⑥充水水源：0802采空区顶板砂岩裂隙水

⑦水力联系：采空区主要充水来源水位上覆砂岩裂隙水

根据调查原煤矿结合本矿地质资料分析，8#采空区积水经相邻矿井一泄水巷排至一临时水仓（标高1053.92m），经两个放水钻孔排至上煤组水仓（标高1048.7），最后排至地面。由于客观条件限制，该采空区积水无法彻底疏放。以上所预计的积水量为积聚于低凹处的静储量。

（三）探放水工程布置及施工

钻探位置定为11502运输巷导线点Y11点前10m处。

鉆机采用ZYJ1000/135架柱式液压回转钻机。

累计施工3个钻孔，其中1#、2#钻孔为放水孔，3#钻孔为验证孔。钻孔结构均为自开孔向里10m段钻孔直径为108mm，安设长度为10m的孔口管，管口安装法兰盘和闸阀；10m至终孔段钻孔直径为73mm。

1#钻孔施工方位为N78°、倾角+57°、钻孔深度115m，

2#钻孔施工方位为N90°、倾角+53°、钻孔深度137m，

3#钻孔施工方位为N108°、倾角+55°、钻孔深度130m，

合计382m。

（四）放水情况说明

1#钻孔钻至85m时出水，出水量约为1m3/h；

2#钻孔钻至129m时出水，出水量约为20m3/h；

3#钻孔钻至85m时出水，出水量约为1m3/h。

3#验证孔钻至119m时进入采空区，出水量无变化。三个钻孔累计放水4000m3以上，采空积水疏放完毕。1号孔和2号有少量出水，水量约0.5 m3/h；3号孔涌水量约为1.5m3/h，主要为8#煤层顶板砂岩裂隙水补给，静储量积水完全放空。

三、11502工作面探放水技术研究

在1#钻孔施工完毕后，钻孔终孔位置疑似到陷落柱内，没有达到预期效果。

为了科学精准确定2#、3#施工方案，采用了钻孔测井分析仪对1#钻孔进行测井实验。钻孔测井分析仪通过视频采集、测井技术、孔斜测量的集成、快速采集，在可视化条件下一次获取自然伽马、视频、孔斜（方位、倾斜角）及孔深等精确数据；该仪器可获取实时钻孔视频，进而与GR同步分析，绘制轨迹剖面、轨迹平面图，并在此基础上测绘地质剖面图，分析计算分层岩性、厚度、岩层软硬程度、岩石裂隙、裂隙、出水点、顶板离层情况等关键数据。

通过测井，1#钻孔水平方向最大偏差40m，竖直方向最大偏差10m，钻孔倾角最大偏差2°，掌握对施工探放上覆8#煤采空区钻孔的偏差范围，对2#、3#钻孔施工提供了技术支持和保障，均达到预期效果。

四、结语

随着矿井的深入开采，上覆煤层采空区积水、同层采空区积水对矿井的威胁越来越大，做好采空区积水探放水工作，是保证矿井安全生产的基础。通过钻孔测井分析，查明钻孔层位等多种信息，给探放水钻孔的施工增加了准确率，有效降低矿井钻探成本。建议在今后的探放水过程中采用“物探先行、钻探验证、测井保障、化探跟进”的工作流程。

参考文献：

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[2]杨虎雄，田取珍，王旭杰，张小强，冯军发.采空区积水对下组煤开采影响分析[J].煤矿安全，2013，44（06）：196197+201.

[3]郝鹏程，王洋，文世亮.回采工作面上覆煤层采空区积水的防治研究[J].山东煤炭科技，2016，（06）：147149+156.

作者简介：张志杰（1988），男，河北省石家庄市井陉矿区人，助理工程师，现为冀中能源井陉矿业集团正珠煤业有限公司地测科防治水主管技术员。