高阳矿31108工作面疏放上组煤积水实践

牛冬冬

（汾西矿业集团 地测处，山西 介休 032000）

1 概述

矿井水灾害是井下重大灾害之一，常常会造成巨大经济损失，严重威胁着井下工人的生命安全。因此，提前进行井下放水工作措施，具有重要意义。

31108工作面是高阳煤矿三采区东翼开采第二个工作面。工作面走向长约1169m，倾向长200 m。该工作面南邻31106工作面（未掘），西部为采区大巷，北为31110工作面（未掘），东临近贤者向斜轴部。该工作面上部有我矿上组煤三采区和六采区采空区，开采时间跨度大，预计有采空积水，遂拟疏放上组煤采空积水，以确保回采安全。

2 工程概况

高阳煤矿31108工作面总体沿11#煤层掘进，开采9-10-11#煤层，煤层厚度平均为8.2 m，属复杂结构煤层，稳定可采，煤种为瘦煤。

本工作面地质构造较复杂,断层、陷落柱发育。目前材料巷掘进至A12点前50m处揭露一个陷落柱；运输巷掘进至A11点120 m。预计工作面还将揭露1条断层F1，该断层横穿工作面，倾向约100°、倾角52°、落差7 m。材料巷施工过程中预计还将揭露3个陷落柱。煤层总体为一单斜构造区，产状为走向北东，倾向南东，倾角为5°～8°，煤层起伏较大，靠近切眼处为工作面最低处。

3 水文地质概况及上组煤积水量统计

本工作面上覆含水层为煤层直接顶板K2灰岩，其上还有K3、K4灰岩含水层，含水量丰富，但补给不足，以静储量为主。下伏含水层为奥陶系石灰岩，其含水丰富，煤层带压开采，部分区域突水系数大于0.06MPa/m，运输巷开口前780 m带压最大，约为2.26MPa，隔水层厚度40 m，最大突水系数为0.067 MPa/m。此外需防范陷落柱边界、陷落柱内部裂隙及断层破碎带将奥灰水导入工作面的危险，预计本工作面涌水量为30～300 m3/h。

31108工作面上部为该矿三采区的309、307、305、303、301和六采区的601工作面， 从西向东地势减低，601工作面为地势最低处。

根据煤层底板等值线情况推断积水范围，预计积水区域主要分布在301和601工作面，并对两个工作面积水量分别进行预计算。

采空区积水量计算公式：W=KMS/cosα

式中：W为采空区积水量；M为采空区煤层采高；S为采矿空积水面积；α为煤层平均倾角；K为充水系数，取值如表1所示。

表1 采空区充水系数选取

4 放水钻孔设计

4.1 钻孔目的

31108工作面上方分布309、307、305、303、301和六采区的601工作面。这些工作面主要开采1#、2#煤层，开采31108工作面产生的冒落裂隙带，有可能导通上组煤的采空积水。

鉴于上组煤各个工作面积水情况不明，各工作面保护煤柱的隔水情况不明，所以建议在每个工作面下方设计钻孔，疏放上组煤采空积水。以保障工作面初采安全。

4.2 钻孔布置

此次疏放31108工作面上组煤积水预先施工6个钻孔，主要是验证工作面上覆三采区和六采区上组煤采空积水。6个钻孔必须打到采空区后方可停转。六个钻孔完成后，再根据钻孔的施工、出水量情况分析后，适当的增加钻孔。钻孔参数如表2所示。

表2 放水钻孔井下布置及参数

4.3 工程量预算

本设计在31108工作面6个钻孔，钻孔总进尺约540 m，各个钻孔必须打到采空方可停转。

4.4 设备选型及数量：

钻机型号ZY-650型、钻探能力150 m，配套设备有钻机、跑道、油泵、操作台、钻杆、油管、水管、电缆、孔口管、密封海带和压力表等。

4.5 技术要求

（1）严格按照《煤矿安全规程》《钻探操作规程》《防治水规定》进行操作。

（2）探水时必须按照探放水设计的要求进行施工，认真填写施工原始记录，所有钻孔必须经“三方”（地测、安监、防治水队）联合验收。

（3）钻探前必须将排水管路接好，水沟清挖干净，保证排水通畅。

（4）本设计所有钻孔均必须安装孔口管，孔口管必须钻到煤层顶板灰岩上的砂岩中（预计孔口管长度为13.6 m），安装时管口裹海带，以保证钻孔出水不会进入煤层裂隙，破坏顶板支护，引发冒顶事故。如遇特殊情况，必须及时汇报调度室、地测科；变更设计时，必须经矿总工程师批准。

（5）放水孔出水必须取样化验，确定水质类型。

5 探放水结果分析

针对上组煤采空积水，编制疏放上组煤采空积水设计，完成了6个放水孔，截至2017年7月18日疏放采空积水约7469 m3。

31108工作面自掘进过程以来，共进行了6次水质化验，化验结果如表3所示。

表3 水质化验结果

通过表中化验结果分析，工作面掘进过程中所取淋水水样均为太灰水，放水孔水样为老空水。

6 结语

高阳煤矿31108工作面上部有该矿上组煤三采区和六采区采空区，开采时间跨度大，预计有采空积水，本文根据该矿实际水文地质条件，采用理论计算及现场实践的方法，疏放了上组煤采空积水。经计算，上组煤积水量总计为6240.8 m3，在31108工作面上组煤预先布置6个钻孔进行采空区积水的疏放，截至2017年7月18日疏放采空积水约7469 m3，疏放上组煤积水效果良好。并进行了6次水质化验，据化验结果分析，工作面掘进过程中的淋水水样均为太灰水，放水孔水样为老空水。