姚橋煤礦老空水探放技術的探討與實踐

1、姚橋煤礦老空水探放技術的探討與實踐姚橋煤礦老空水探放技術的探討與實踐摘要分析了姚橋煤礦近年來老空水害的威脅程度，通過對 該礦采空區(qū)積水量進行了估算，對工作面老空水成因進行了分析，提 出了老空區(qū)探放水技術方案，確保安全排放出了老空水，保證了施工 安全和工程進度。關鍵詞探放老空水;積水范圍；探水；放水鉆孔中圖分類號：f273文獻標識碼：a文章編號：1009-914x (2014) 31-0247-021.綜述礦井水災是煤礦常見的主要災害之一，是煤礦生產(chǎn)中常見的事故。已采的舊巷及采空區(qū) 常有大量積水，水體形狀不規(guī)則，與采掘工程的空間關系錯綜復雜， 常為礦井水災事故的主要原因。老空水壓力大，壓力傳遞迅

2、速，采掘 工程一旦意外接近便可突然潰出，發(fā)生透水事故，具有很大的破壞性。 當采掘工作面接近老空區(qū)水體時，采取鉆探放水的方法，探明工作面 前方采空區(qū)的水情，采取有效措施，將采空區(qū)積水放出是保證安全生 產(chǎn)，杜絕老空區(qū)透水的重耍手段。探放老空水技術主要包括老空積水范圍的確定和積水量的估算、探水“三線、“三距”的確立、 探水方法的選擇和放水效果的判定。2.老空水探放技術探討2. 1老空積水范圍的確定和積水量的估算老空積水范圍的確定和積水量的估算，是探放水設計的重要一環(huán)。它必須在以往收集的水 文、地質資源的基礎上，在采掘工程平面圖上深入分析和研究老空區(qū) 空間構造條件和水源條件，準確確定老空積水范圍和估算

3、積水量，正 確指導防治老空水工作。2. 1. 1積水范圍的確定(1)能夠實測積水上限時。將老空水所流出巷道的底板標高作為積水上限， 根據(jù)上限標高，在采掘工程平面圖上按照等高線即可標定出積水范圍。 但是應考慮到因巷道局部冒落堵塞造成積水標咼提咼的特殊情況，并 采取相應的預防措施。(2)不能夠實測積水上限時。根據(jù)開采后的積水時間和水量補給資料，采用水均衡法估算積水量，再根據(jù)積 水量推算積水范圍。推算積水范圍時，可采用老空積水量估算公式， 采用窮舉法推算。水均衡法即：積水量二收入量一支出量。收入量包括工作面動水量以及工程用水量，支出量包括開采過程中的排水量及 可能滲流到其它地點的量。2. 1. 2老

4、空積水量的估算q二kms/cosa 式屮：q 相互連通的各積水區(qū)總積水量，m?； k 一充水系數(shù)采空區(qū)取0. 25 -0. 5,(采空區(qū)充水系數(shù)k與采煤方法、 回采率、煤層傾角、頂?shù)装鍘r性及其碎漲程度、采后間隔時間等因素 有關，巷道充水系數(shù)與巷道斷面的變化有關。)m采空區(qū)的平均米高，m；s 米空積水區(qū)的水平投影面積，m? ； a.煤層傾角，° ；2.2探水“三線”的確定 探水“三線”是指:積水線、探水線、警戒線。(1)積水線：積水區(qū)外緣標高等高線，確定積水水面標高后，可直接在采掘工程平面圖上按等高線標定。(2) 探水線：礦井水文地質規(guī)程規(guī)定掘進工作面在距積水實際邊 界20ni處停止掘

5、進，進行打鉆放水。積水線外推20m即為探水線。(3) 警戒線：積水線外推60m即為警戒線。掘進工作面進入警戒線后，必須超前探放水。探水“三線”必須在采掘工程平面圖上明確標 出。 2.3探水超前距和允許掘進距的確定2. 3.1探水超前距的確定探水超前距是指巷道在鉆孔有效控制距離內掘進吋，當掘至一定位置必須停止掘進繼續(xù)打鉆，該位置到鉆孔孔底的距離。 計算公式為：l二0.5b (3p/kp ) /2式中：p 水頭壓力；kp-煤柱抗張強度；b巷道跨度。2. 3.2允許掘進距離 允許掘進距離是指鉆孔孔口到孔底的距離減去超前距，即已經(jīng)探明不受水 威脅的安全距離。2. 4放水鉆孔設計 2. 4. 1最大單位

6、放水量的確定根據(jù)老空積水量和老空區(qū)的動水量及設計放水吋間計算。計算公式：qmax二(w +q動)/t 式中：w 老空積水量 或靜儲量，m? ； q動一動水量，m? /s；t 設計放水時間,so 2. 4. 2鉆孔數(shù)量的確定采用公式：n=qmax/q式中：q 單孔出水量，m? /so單孔出水量q可用下式估算：根據(jù)公式:x3600 (m3/h) 式屮：一一沿程阻力系數(shù)，一般取值0. 035d鉆孔直徑h鉆孔出水口以上的水頭高度 重力加速度l一 一鉆孔深度2. 5放水效果的判定 (1)根據(jù)水壓的變化判斷：水壓較大時，放水前用精密壓力表或壓力計法 測量出老孔積水位，水壓較小時，用架接膠管法測定水位。放水

7、過程中及吋測定水壓值，確定放水情況，判斷是否放干。（2）根據(jù)鉆孔溢出風流或氣味判斷：縱向終孔層位標高較高的鉆孔先干，低的 鉆孔后干，放凈水后鉆孔有時會有漏風現(xiàn)象，或有臭味溢出。3.探放水工程的實踐姚橋煤礦7717老空水是通過新建放水巷的方法探放老空積水。3. 1姚橋礦7717工作面概況7717工作面位于東六采區(qū)，北以袁堂斷層保護煤柱為界，南為東六上山，東 為7715工作面采空區(qū)，西為設計7719t作面。工作面走向長度1256 1270m,平均1263m；傾向長度212m。工作面煤層厚度4. 506. 50m, 平均5. 50m。工作面內煤層結構簡單，無夾肝，無巖漿巖侵入。3. 27717老空水

8、成因及積水量的估算<!-endprint-><!-startprint->3. 2. 1 老空水成因因該工作面于2011年9月回采至最低點，開始仰采，通風科注漿隊于 2011年11月開始對該工作面注漿，造成老空區(qū)內存有大灌漿滅火水， 此外該工作面回采期間有10 m/h的動水涌出，留設的防隔水煤柱承 壓可能有限，嚴重影響7719材料道的安全施工。因此，應采用安 全可靠的技術防止7719工作面材料道掘進時，老空灌漿滅火水的突 然涌出，確保該工作面的安全順利施工。3.2.2積水量估算老空積水范圍內積水量的估算，是探放水設計的重要一環(huán)。必須在以 往收集的水文、地質資料的基礎，在

9、采掘工程平面圖上深入分析和 研究老空區(qū)空間構造條件和水源條件，準確確定老空積水范圍內積水 量和積水深度，正確指導老空水的防治工作。根據(jù)生產(chǎn)接續(xù)計劃，7717 1作面從2011年6月6日開始回采，預計2012年10月回 采結束；7719材料道計劃于2013年4月1 r開始掘進，預計7719 工作面2014年3月開始回采。 1）探放水工期計算：根據(jù)公式 q總二w+q動（w -老空積水量或靜儲量，m? ； q動一動水量， m2/s）1）根據(jù)注漿量：2011. 11-2012.9 共注灰 9000m3,換成灰漿為3. 6萬m3；2012. 10-2013.2按每刀注灰1000m3,換成灰漿2萬m3。因

10、此w二5.6萬m32） 2011.9 7717 1作面開始仰采，動水量按10m3/h,到2013.2底，共計18個月，水量為13萬 m3,因此q動二13萬m3。全部合計積水量q總=18. 6萬m3。2）7717工作面沿7#煤底板回采，東六下部（新建）放水巷位于8#煤底板。7717工作面切眼至東六放水巷之間有積水，根據(jù)公式：q采空區(qū)積水量；k一采空區(qū)充水系數(shù)取0.25 （采空區(qū)充水系數(shù)k 與采煤方法、采出率、煤層傾角、頂?shù)装鍘r性及其碎漲程度、采 后間隔吋間等因素有）m采空區(qū)平均煤厚取5.5 ms采空區(qū)平面投影面積 取236782 m2通過估算最大積水量為32萬m?。3）根據(jù)觀測東六放水巷的水位高

11、度，估算出積水面最大高度為放水巷底板高度ii二-360m,而采空區(qū)最低點標高為 -427m,因此最大積水深度h二67哄3. 3探放老空水技術方案設計 3. 3. 1方案確定首先對采空區(qū)和相鄰地段地質及水文地質條件進行了認真調查分析，包括采空區(qū)內地質構造、煤層產(chǎn)狀、 頂?shù)装逡约肮ぷ髅婊夭汕闆r、相鄰階段采空區(qū)之間的水力聯(lián)系、采空 區(qū)與地表水體、斷層構造帶的水力聯(lián)系程度等，由于最高積水面高度 為-360m,可在平面中繪制出-360的等高線，這樣-360等高線，7717 切眼到東六放水巷圍成的區(qū)域，就可圈定采空區(qū)積水平面圖，計算采 空區(qū)體積和積水量，并繪制在采空區(qū)積水平面圖。新建放水巷探放水 前，防治

12、水技術人員要根據(jù)采空區(qū)積水平面圖，編制有針對性的探放 水設計及施工安全技術措施。鉆孔呈扇形布置，原則上設計3個方位, 一個方位布置3個鉆孔。7717采空區(qū)積水區(qū)平面圖如圖1。3.3.2探放水鉆孔布置1）根據(jù)工作面目前積水的實際情況，設計鉆機窩位于東六下部放水巷14#點前水平距離39. 6m處，該鉆機窩為半圓 拱施工，設計尺寸為:長x寬x高二5nix4. 6mx4. 5m 根據(jù)探放水施工單位要求，在鉆機窩內打好起吊錨桿，以便起巾鉆機等探 放水設備。本次設計施工三組，每組三個鉆孔，成扇形布置，預計鉆 探工程量為5192嘰 鉆孔布置詳見圖2、圖3。2）單孔設計根據(jù)公式：x3600 （m3/h） 式中

13、：一一沿程阻力系數(shù),一般取值0. 035 d 一鉆孔直徑 取值0. 075mh鉆孔出水口以上的水頭高度 取值為67m重力加速度 取值9. 8 m/sl鉆孔深度 取值35m 預計單孔最大涌水量為140m2/ho鉆孔 結構示意圖如圖4,鉆孔參數(shù)見表lo 3. 3. 3探放水鉆孔施工工 藝本次施工探放水工程均在距離積水區(qū)30m的鉆機窩內進行，共分為三組鉆孔，根據(jù)鉆孔序號，按照從小到大的順序依次施工。施工鉆孔前，由測量人員確定好鉆孔方位角及傾角，調整并i古i定鉆機 后，開孔用91mm無芯鉆頭鉆進至12加后,用127mm擴孔鉆頭 擴孔至12. 2m,下108min套管12m。然后采用水灰比0. 5： 1

14、的水泥 漿固結，管口安裝壓力表和閘閥，壓力表量程為01 mpa。待套管 固結不少于48小時后，做耐壓試驗，試驗壓力為2. ompa, 30分鐘后 套管不松動并且套管外壁不滲水為合格，如耐壓試驗不合格，則重新 進行固結。待耐壓試驗結束后，用0 75mm的鉆孔鉆至老空區(qū)，終孔 孔徑為0 75mn）o 3. 4探水效果與探討誤差原因分析3. 4. 1探水成果 1）此次探放水工程，已累計放出水量為6. 5萬立方 米。至今1#孔出水量0.3 m3/h, 2#孔出水量0.1 m3/h, 4#孔無水, 6#孔出水量為0. 5 m3/ho 2）此次探放水工作，基木達到設計 的要求，對7717老空積水進行了充分

15、的疏放。預計7717老空區(qū)低洼 處剩余積水量130m?,積水深度2mo3）施工7719材料道吋對采區(qū)長探短掘的方式7717剩余老空水也進行了探放，累計放出水量 為230立方米。留設的放水孔仍有1. 5m3/h的動水流出，對工作面冋 采有一定影響。3. 4. 2與預計情況對比誤差原因分析1）7717工作面2012年10月結束回采,探放水工程于10月25日開始， 間隔時間較短，積水量沒有達到最大，所以放出的水量較小。也確保 t 7719 1作面的正常開采。2）原預計積水量時，取充水系數(shù)為0. 35,估算出積水量為32萬立方米，積水深67m；根據(jù)1#孔透老 空區(qū)時測的壓力為0. 4mpa,推算出積水深度為29m,預計積水量為 11.4