平煤十二矿预埋管疏放老空水技术研究

南立超，田方正

（河南省地球物理空间信息研究院，河南 郑州 450000）

1 概 况

我国煤矿众多，水文地质条件复杂，防治水工作难度较大。在煤矿的突水分类中，老空水占据了主要的地位，严重威胁着煤矿的安全生产，因此在矿井的实际生产过程中，防治老空水是重点任务之一。防治老空水的主要技术手段是物探和钻探，但物探很多时候具有多解性，需要施工大量的钻孔，还需要一定的疏放时间，可能造成矿井采掘接替失衡。本文以平煤十二矿的近距离煤层群为背景，前期在开采工作面时在工作面的最低点施工钻孔，预埋钢套管，实现了对采空区积水的监测和有效疏放。

平煤十二矿己16-17-31030 工作面位于矿井的三水平东翼，所属采区为三水平采区，主采煤层为己16-17 煤层，工作面走向可采长度为921 m，倾向长度为180.5 m，采用走向长壁后退式综合机械化采煤方法，全部垮落法控制顶板。己16-17-31030 工作面所开采的己16-17 煤层总体赋存稳定，倾角2°～10°，平均倾角4°，厚度为0.6～2.7 m，平均厚度为1.8 m，己16-17-31030 工作面开采范围内煤层顶板标高为-759.9—-796.8 m，对应地表位置为五节山东北部，地表为山地南高北低，无建筑物，地面标高+230—+320 m，煤层埋藏深度为989～1 096 m。己16-17-31030 工作面煤层主要为原生结构煤，赋存稳定，可采系数为1.00，变异系数为11%，不含夹矸，煤层中水分（Mt） 含量为4.09%，灰分（Ad） 含量为13.20%，挥发分（Vdaf） 含量为26.67%，发热量为28.55 MJ/kg，固定碳（FC） 含量为56.04%，硫（St） 含量为0.31%，煤层工业分类属于1/3 焦煤。

己16-17-31030 工作面煤层顶底板岩层分布情况如图1 所示。

图1 31030 工作面煤层顶、底板岩层分布示意图Fig.1 Strata distribution of coal seam roof and floor in No.31030 Face

己16-17-31030 工作面东邻平煤十二矿井田边界；西邻三水平四条下山；南邻未开采的己16-17-31010 采煤工作面；北邻己16-17-31050 工作面采空区。工作面上覆己15-31030 采空区与己15-31050 采空区，己16-17-31050 工作面低洼地段的采空区积水和上覆己15-31030、己15-31050 采空区积水将会对己16-17-31030 工作面煤层开采产生影响，因此需要采取有效的措施疏放采空区积水，保证工作面的安全生产。

2 老空水疏放技术研究

老空水突水是威胁平煤十二矿的主要水害之一，考虑到己16-17 煤层为近水平煤层，己15 煤层高于己16-17 煤层，己15 煤层与己16-17 煤层之间的最大间距为0.8 m，即己 16-17 煤层位于己 15 煤层的底板破坏带范围内，两者之间具有很好的连通性，又由于己16-17-31050 工作面位于己16-17-31030工作面上方，因此需要疏放干净己16-17-31050 工作面的老空积水，保证己16-17-31030 工作面的安全回采。

2.1 己16-17-31050 工作面采空区积水疏放设计

为了使己16-17-31050 工作面采空区形成的积水及时排除，不影响己16-17-31030 工作面的安全掘进和回采，考虑到己16-17-31050 工作面煤层底板中存在瓦斯抽采巷，与己16-17 煤层间距为25 m，因此设计在底板瓦斯抽采巷中适当位置布置钻场，向己16-17-31050 工作面最低点处施工钻孔，作为疏放水钻孔， 疏放己16-17-31050 工作面和顶板己15-31030、己15-31050 工作面采空区积水。

具体做法为在瓦斯抽采巷通尺323 m 处布置钻场，向己16-17-31050 工作面进风顺槽通尺346 m 处排水阵地（工作面标高最低点） 施工疏放水钻孔。为了保证施工后的钻孔能够正常使用，确保疏放效果，共计施工了2 个，具体钻孔参数见表1，钻孔如图2 所示。

表1 疏放水钻孔参数详情Table 1 Details of drainage drilling holes parameters

图2 疏放水钻孔示意Fig.2 Schematic of drainage drilling holes

钻孔施工过程中，首先使用直径为113 mm 的钻头开孔， 进行钻进， 待钻孔施工至与己16-17-31050 工作面进风顺槽通尺346 m 处排水阵地贯通时，自瓦斯抽采巷向上下套管，并且在套管最底端1 m 范围内用编织袋等软性材料缠紧，用钻机顶入钻孔中，然后在己16-17-31050 工作面进风顺槽通尺346 m 处排水阵地用漏斗向套管壁的缝隙中灌入用标号为P.O 42.5 的普通硅酸盐水泥制成的比重为1.35 的纯水泥浆，待套管缝隙填满，瓦斯抽采巷的钻孔口有水泥浆渗出后，停止灌浆，等待将夜凝固，然后在瓦斯抽采巷的套管口装上控制疏放水的孔口装置和测压装置，如图3 和图4 所示。然后在己16-17-31050 工作面进风顺槽通尺346 m 处排水阵地的套管口上部安装上T 字形过滤装置，套管口外围打木垛，保护己16-17-31050 工作面进风顺槽通尺346 m 处排水阵地的套管口不被堵死，老空水能够顺利进行疏放。

图3 孔口装置示意Fig.3 Schematic of orifice device

图4 孔口测压装置示意Fig.4 Schematic of orifice pressure measuring device

2.2 疏放效果分析

通过在己16-17-31050 工作面底板瓦斯抽采巷中向己16-17-31050 工作面进风顺槽通尺346 m 处排水阵地施工顶板钻孔，并对孔口装置进行保护，实现了对己16-17-31050 工作面和顶板己15-31030、己15-31050 工作面采空区积水的有效疏放，共计疏放出老空区积水56 853 m3。在己16-17-31030 工作面回风巷掘进期间揭露了该埋管引水钻场，现场显示钻场内木垛和孔口管口T 字形过滤装置均处于完整的正常状态，仍然可以将水引至己16-17-31050 工作面底板瓦斯抽采巷，实现了己16-17-31030 工作面回风顺槽的安全掘进。

3 结 语

此次在平煤十二矿己16-17-31050 工作面底板瓦斯抽采巷向工作面最低点施工钻孔，进行预埋管引水，共计疏放出老空区积水56 853 m3，消除了己16-17-31030 工作面回风巷掘进期间的老空水威胁，实现了己16-17-31050 工作面回采结束后形成的采空区积水有效疏放，保证了相邻的了己16-17-31030 工作面回风巷的安全掘进。