采空区探放水应用技术研究

采空区探放水应用技术研究

张梅庆

国家能源集团神东煤炭寸草塔二矿  内蒙古鄂尔多斯市 019010

摘要：煤矿透水事故给施工人员将带来极大的安全风险，所以针对二侧采空区巷道探做的好设计和应用需要加以研究。为此，该文还对工作面概况、探放水设备、探放水施工技术、以及防治水害等进行了详尽的研究。

关键词：

当前，矿井透水事故几乎达到了总事件发生率的百分之八十，而且随着进采区的范围不断扩大，在作业面的二边也已经出现了老空区的现象，而且更加明显，老空区中来的大量积水，将对掘进的效率产生很大的影响。在巷道挖掘工程中由于附近采空区积水作用下，巷帮的受力范围逐渐增大，从而产生了煤壁片帮、空鼓等问题，进而造成了巷帮的支护困难度大、支护效率低，而对于较低煤柱巷道路长期在积水水压影响下，则更易发生煤壁的垮落问题，进而出现了巷道渗漏水的问题。所以，当对于挖掘巷道需要通过的附近采空区或积水区时，就需要采用正确高效的安全设计方法，以确保巷道安全和高效地挖掘。这样，对老空区积水的相应探放工作也就十分关键。其中，由于运用了更安全科学的探做得和工作技术，就可以保证掘进工作的顺利进行。

1.工作面概况

某矿井的好作业面就在矿山的南侧，该作业面大致为上下二山掘进，左边及右边都为采空区范围。在原来设计中，该作业面进行开切的宽度大约为100m，而在左边及右边则分别预留了约四十m的高度保卫安全煤柱。但现在，由于现采矿的二煤层资源较为短缺，为了对煤炭资源加以节省，就必须对回采量加以提高，于是决定对之前的原来设计的开切宽度加以增加，使之为150m，不过这将给探做的好作业增加了更大的压力。另外根据探做得出来的另一个规则，假设内保安煤柱高度保留了40m，而在外侧的安全控制高度是30m，则由于保安煤柱的高度将会超过安全高度10m，那么在二侧采空区范围内的所有污水，都将无法排出。

但是，由于当前二侧的保卫安全煤柱高度为15m，与原设计的水平标高并不一致，所以需要对前二侧采空区范围的雨水进行排除。采空区范围内的雨水，主要形成的因素有：一，现开采区的二号煤层开采时，其总体的方向为东西北，因此最大的充水量就是顶板含水层水。在当前，2号煤层的实际厚度约为5m，但在开始回采以后，冒落带的高度将和顶部的含水层导通，以致由于含水层结构内部的积水将逐步流入了采空区范围，就产生了积水；其二，如果将第二功能煤层开采的覆盖面再浅了一些，顶部砂岩裂隙面积也将更加大，由于砂岩裂隙与大坝和地质构造表面风化的相互作用和裂隙之间产生的强水力接触，以致于雨水也将逐步流入到了采空区的范围当中，这样就产生了采空区积水严重的问题。

2 采空区探放水施工

2.1 钻探设备

（1）运输顺槽，主要使用ZQJC气动架杆型冲击钻机完成钻孔施工，钻头为中空刃具，钻柱直径为1.5m，长度为第六十三军mm，会先为一字型高强度合金会先，钻头磨损类型共有两类，一类为导向型钻机会先，钻头磨损长度为七十五mm，另一类为扩口型会先，钻头磨损长度为一百三十mm。

（2）在钻孔扩口时放置了PVC孔内管，每节孔口管长度为3.0m，总长度为110型mm，在孔内管二端均进行了拉丝处理，拉丝直径均为零点二m。选用的PKJW系列封孔装置均进行封孔处理，孔内管外露端部分别设置了压力表、阀门等。

2.2 钻孔布置

运输顺槽在挖掘至六百m处时设置了一个探水钻场，钻场设置于巷道内采空区东侧巷帮处，钻场直径为4.0m，高程约为二点五m，并在开挖进行时对钻幕内支护的金属网实施了处理，与钻区间隔仅为五十m。钻场内有三座探水钻机，钻井序号为1、2、3次，3个钻机安装在一个水平面上，钻机的开口高度是到底板高度1.0m，详细如图一所示：

图一采空区探水钻场的支护平面示意图

2.3探放水设计

根据现场物探情况，从工作面的中央区域和下方区域、以及左边和右边都有异常地带，先根据探放水当中的三线设计，再根据工作面的实际掘进情况，设计出探水线、警戒线和积水线等，并进行了相对应的探放水设计。如果挖掘到探水线上的时候，在积水位置便会按照探放老空线上的位置进行了相应的打钻探放工作，而如果在采空区的面积内被水打透之后，在采空区面积当中的水位便会高于在钻场攻丝的位置，由于如此便可以将水排除之后，在巷道往前进行挖掘的时候，在钻孔的位置便会随着巷道的推移而下降，由于如此便会降低了在采空区积水的位置，在探水孔之中便会排出了大量雨水，导致于工作的雨水便不能集中排出，从而使得与工作用的煤水产生了混合的现象。由于如此，便会产生了工作作业条件较差的现象，工人无法完成正常工作操作，从而导致了社会不安定因素有所增加，不仅对工人挖掘的时间产生了限制，还无法有效地将采空区的雨水及时排出。因此根据工地具体的作业情况，就必须制订具体的方案，不仅要把采空区的积水有效清除，而且还要保证工作面没有受采空区积水的冲击，以便于为施工人员创造了有利的工作作业条件和场地，从而保证了掘进作业的安全。

因此，根据现场情况给出了一边掘进一边施工的方案，并同时提出了分步以及分层进探的防水施工的方案。

3.探放水实施方法

在采空区上对整个钻场进行设计，而在垂直的采空区上打钻探洞，首先在底部位置把水窝凿完，随后再进行相应的排水泵，钻孔的相关设计一般包括以下三种情况，依次是在上面、中间和底部。

其一，在将巷道的中御门署的水钻孔全部做完以后，要将和采空区的水同时做透。而在这里，就必须对采空区积水当中的最低水位水压加以观测；其二，必须根据对上部钻孔的设计需要，在中间地区做完了放水钻孔以后才能进行做得好，水钻孔的具体数量多少也就必须根据中间地区具体的排放情况决定；其三，一旦对中部地区的做得好孔水进行了排放试验以后，就必须对巷道的下部地区对排水验证口加以布设，这样才可以对采空区底部区域的积水加以测试，并有效检验出采空区面积的排放水平当中的实际情况。此外，对钻机的具体位置还必须按照相应的防水要求加以确认，同时还必须要先验二个指标；其四，当根据底部钻孔验证的具体水平高程时，要按照巷道的具体倾角，对探放钻场的具体位置加以计算；其五，当对下一探水位置区域采空区的实际积水水位，不得超过探水位置区域巷道顶部的实际高程。其六，当对下一探做得的钻场距离加以确认以后，和下一次可以进行挖掘的具体位置相同时，再类推，直至到最后所有的工程全部进行。

4.治理水害

(1)构建隔离设施以及泄排水系统

在水平延深的工程设计中，要对井底，水平方向的上下组煤，以及二翅间的隔离位置等予以保证，并要对防水闸门和隔离设备等作出全面的考虑。同时，还要对抗灾性能加以加强，所要求的水平排涝强度不得低于3000m3/h。为防止下山采区工作面遭受洪水灾害的危险，在挖掘的工程中，针对临时地下排水体制的布置方式，应特别考虑，以便排水系统具有很好的排涝功能。另外，根据腰线对采区中回踩巷道的最上方山进行了详细的设计，在同一水平的采区中，也应该有泄水巷道加以布置，这样就可便于泄水作业。

(2)制定探水警戒线

首先要对巷道前方断面，陷落柱和钻孔口的具体结构状况加以掌握，再根据断面的具体落差情况，对探水监视哨加以设置。当巷道进了警戒线以后，就必须对断层的具体位置，导水性涂料的产状等加以勘探，如此才可以判断防水型煤墙的正确留置，或者是否采用了注浆保护的安全措施。

(3)加固底板注浆

在对水文地质的现状与构造条件做了比较详细的考察之后，如果存在于水文情况不明或是构造条件比较复杂的地区。巷道底层的实际水压可能超过了孔隙的实际水压上限值，亦或是隔水层的实际厚度还没有达到安全隔水层的标准厚度。此时，就需要采取底板补强的手段。此外，为了避免在巷道开挖之后产生的滞后出流的情况发生，还需要采取灌浆等改造补强的手段。此外，还需要针对各种地质条件，在水压较高和用水量较大的地方，进行对巷道支撑的适当加强，可以对掘进的安全提供充分保证，使巷道底板的支撑高度也能够进行适当增加，但是，若想对支护时的挖脚窝对地面楼板所造成的破坏高度进行减小，则可采用锚杆式支撑，又或者采用反拱封闭底板，这样就可以对巷道底板的强度进行适当提高。

结语

分层布置的探做得了技术，使电控箱到掘进的效率得到了提高，同时也对施工工艺做了提升，这样在实施过程中，不仅降低了施工成本，也更对质量做出了保证，使施工人员的各项操作更为规范。

参考文献

[1] 原国栋.采空区探放水安全技术措施研究分析[J].山西化工，2021（3）：115- 116.

[2] 武文波.作业面采空区积水治理探究[J].能源与节能，2021（5）：32- 33.

[3] 连洪全.安顺煤矿采空区探放水方案设计与实践[J].现代矿业，2020（6）：179- 181.

[4] 刘忠杰.上覆采空区积水影响分析及探放水技术[J].山东煤炭科技，2020（1）：142- 144.