金凤煤矿探放011804采空区积水工程实践与思考

李哲

摘 要：通过对金凤煤矿011804工作面采空区老空积水的测算，划出积水线的位置，利用巷道标高计算出每次探放老空水的水量，有效的预防了老空透水事故的发生，解决了老空水水害影响生产的问题，保证了煤矿正常安全生产接续，同时，通过对探放老空水取得的经验进行总结，提出利用坑道钻机施工钻眼与合理的方案设计相结合，可作为煤矿探放水工作的重要手段。

关键词：老空积水；探放水；思考

神华宁煤集团金凤煤矿属于水文地质中等偏复杂型矿井，随着矿井向深部开采，采空区面积不断增大，矿井含水层的原始状态也发生了变化，如何安全、有效的探放老空积水是矿井防治水的一项重要内容。金凤煤矿011806工作面在掘进过程中通过采用“探、放、排”三结合的方法进行了探放水设计及施工，成功排放了一个177843.07m3的积水区，有效预防了采空区老空透水事故的发生，确保了巷道安全掘进。

1 工作面概况

1.1 011804采空区存水情况 011806回风巷掘进工作面位于金凤煤矿一采区，西与011804工作面留设25m保护煤柱，011804回采工作面已于2014年9月30日回采完毕，该采空区内积存有大量积水，根据计算011806回风巷上覆011804采空区水积水面积94874.75m2，积水量约为：177843.07m3，水头高度55.17m，且老空水具有承压性，积水的压强P=0.55MPa。

011804采空区积水水源主要是回采工作面生产用水、顶底板砂岩水，整个采空区为一个密闭的空间，无其他排水通道，在回采过程中，顶板砂岩水已基本疏干，预计有较小的淋滴水，采空区补给主要为地面裂隙水导入，季节性较强。

1.2 011806工作面地质概况 011806工作面开采煤层为侏罗系中统延安组煤层，煤厚3.3m～4.2m，平均厚度3.75m，局部含夹矸，煤层倾角16°～ 26°，直接顶为粉砂岩，厚2.32m，深灰色，较坚硬，含植物叶化石及星点状云母，底部见波状细砂岩薄层，与下伏地层过度接触；老顶为中砂岩，厚5.44m，灰白色，炭质纹层显示缓波状交错层理，含白云母碎片；直接底为粉砂岩，厚2.68m ，深灰色，水平层理，较坚硬，成分以石英、长石为主，含暗色矿物及植物根化石。

2 探放水方案设计

2.1 011804工作面采空区积水计算 011804机巷掘进过程中从切眼后退800m～822m段巷道下帮出现淋水现象，该地段煤层最低标高约为1257m，因此，011804工作面采空区上部积水线采用+1257m等高线，下部积水线为011804机巷，采空区南部积水线为011804工作面切眼，积水面积94874.75㎡。（见图1）

具体积水量计算如下：积水范围上为+1257m底板等高线，下为011804机巷下帮，左为切眼下口至向上146m段，积水范围内平均煤厚3.50m，倾角21°，平面积94874.75㎡。

积水计算公式：Q采=KMF/cosα（m3）

式中Q采——采空区积水量；K——采空区的充水系数，取值0.25～0.5；M——采空区的平均采高或煤厚（m）；F——采空积水区的水平投影面积（㎡）α——煤层倾角（°）

采空区充水系数K本式中取值0.5，将上述参数代入公式得Q采=177843.07m3。

2.2 水头高度及水头压力的确定 011804采空区积水上界限为+1257等高线，011804机巷最低点地板标高为1201.883m，水头高度为55.17m。老空积水具有承压性。

采用公式：P=ρ×g×h计算

P——水头压力（ kg f/cm2） ρ——为水的密度（kg/m3）

g——9.8 （N/kg）

h——（该深度为工作面最高水位与放水点标高之差）

（1kgf/cm2=98066.5pa）

得 P=0.55Mpa

2.3 探放水钻孔布置方式

2.3.1 超前距的确定。根据水头压力和《井下探放水技术规范》（1996）的规定：超前距离最小距离不小于20，故a=20m。

2.3.2 钻孔布置方式。探放水钻孔按采空积水区方向半扇形布置，使011806回风巷西侧需要保护范围内的煤层空间有钻孔控制。

2.4 劳动组织 抽排：安排人员24h在抽水地点抽排，并保持与井口调度部门的联系。

探放：早班作业，每班作业迎头安排探水人员3人，跟班技术员1人八小时工作制。

组织指挥：成立以矿总工程师为组长的探放水工作组，负责组织协调探放水工作的全面展开。

2.5 方案实施及水患排除效果 在掘进011806工作面回风巷时，每隔80米施工一个探放水钻场，共布置钻场5个，施工钻孔9个，工程量437.4m。

1号钻场： F1806-1放水孔，方位212°，倾角+7°，无水；

2号钻场： F1806-2放水孔，方位245°，倾角+7°，涌水量80m3/h。F1806-3放水孔，方位225°，傾角+10°，涌水量80m3/h。

3号钻场： F1806-4放水孔，方位230°，倾角+12°，涌水量70m3/h。

4号钻场： F1806-6放水孔，方位230°，倾角+11.5°，涌水量40m3/h。F1806-7放水孔，方位215°，倾角+12.5°，涌水量30m3/h。

5号钻场： F1806-8放水孔，方位215°，倾角+12.5°，涌水量30m3/h。F1806-9放水孔，放水孔，方位215°，倾角+12.5°，涌水量30m3/h。

截止2015年1月22日共计排放时间1248h，共计排放积水141000m3，平均每天排放积水量2711m3/d。

3 结语

本次探放水在上级部门要求的期限内顺利完工，及时有效的排除了水患，避免了一场可能发生的井下重大水害事故，通过此次探放水的实践，笔者认为，在摸清采空区积水区域的情况下，详细制定探放水方案和安全技术措施，利用坑道钻机施工钻孔，并根据实施过程中现场情况的变化，及时补充调查资料，调整方案，才能确保探放水的圆满成功。