榆树泉煤矿1013工作面探放顶板砂岩水钻孔技术分析

张伟军(库车县科兴煤炭实业有限责任公司,新疆 库车 842000）

榆树泉煤矿1013工作面探放顶板砂岩水钻孔技术分析

张伟军
(库车县科兴煤炭实业有限责任公司,新疆 库车 842000）

探放水作业在煤矿生产中有着重要的地位和作用，文章阐述了工作面探放水钻孔作业的原则，介绍了榆树泉煤矿及1013工作面的概况，以及探放水方案的设计和细节，并对实施效果进行了分析评价。

工作面；探放水；钻孔作业；效果分析

1 工作面探放水钻孔作业概述

煤矿的探放水管理工作，以“预测预报，掘采必探，先探后掘，先探后采”为指导原则，从而对水害事故进行有效的遏制。采掘工作面在进行探放水设计时，应严格执行相关的标准规范，充分考虑防、堵、疏、排、截等方面的需求。在实施探放水工作前，应对工作面区域内的水文地质资料、水源水压等情况进行充分的调研，确定钻孔的准确位置、数量、分布及长度角度，并进行有害气体检测。清理巷道、挖好排水沟，在探水点附近对支护设施进行加固，对探水设备进行检修，制定探水时的安全退路并确保畅通。钻孔作业前准备关注应充分具体，在打钻过程中关注钻孔中水压水量等变化情况，防止机械伤人事故的发生。制定切实可行的应急预案，将可能发生的事故损失降到最低[1]。

2 榆树泉煤矿及1013工作面概况

榆树泉煤矿境界包括原榆树沟、原榆树泉、榆树峰三个矿井及空白区，整合后的井田走向长约6.79km，倾斜宽1.79～2.61km，面积12.2679km2，整合技改后的矿井生产能力为90 t/a。井田总体为一宽缓的向斜构造（捷斯德里克向斜），向斜轴近东西向展布，向西逐渐跷起，向东逐渐倾伏。井田内出露的地层由老至新有上三叠统黄山街组、下侏罗统塔里奇克组、阿合组和第四系。煤层火烧区分布广泛，受煤层火烧垮落、烘烤的影响，裂隙～极发育，连通性好，深度变化较大，富水性极强，矿井遇火烧区含水层时，涌水量会骤然增大，是未来煤矿开采的主要水患。

1013工作面位于矿井井田的西部，范围包括地面向斜轴部疏干井以南220～240米的区域，地势西高东低、起伏较小，海拔高度差为36.5米。大气降水包括降雨、降雪是首采工作面充水的根本来源，含水层由细砂、中砂、粗砂、砾石等组成，厚度为0～37.02m，砾石成分以火成岩、变质岩、石灰岩、砂岩为主。首采区范围钻探揭露第四系松散层厚度较小，没有揭露第四系潜水含水层。采空区积水面积为59177.83m2，火烧区积水总计：347.94万m3。工作面的下10煤层上部为下5煤层火烧区，火烧区内积水较大。采用钻孔疏排水的方法进行排水，能够疏放下5煤层火烧区积水。

3 探放水作业方案

3.1 总体设计

矿区揭露地层划分为5个含水层、4个隔水层，而隔水层主要分布于塔里奇克组中段煤层顶板的泥岩、粉砂岩层，层位较为稳定。开采的下10煤层首采工作面顶板存在3个含水层，且有断层和裂隙。采用瞬变电磁法对首采工作面上方110米厚的地层进行赋水性探测，以查明顶板富水区域，并结合顶板富水区域与下5煤层火烧积水联通性情况，对工作面顶板富水区域进行超前探放水钻孔布置。从而疏干顶板裂隙水，减少工作面老顶垮落后顶板水的突然溃入[2]。

在工作面南部下10煤层的开采区域，地面裂隙塌陷的最大影响范围可达30米，下10煤层距离上部下5煤层火烧区的平均距离为110m。按照70°的塌陷角计算，下10煤层开采影响到下5煤层的范围为40米。设计钻孔终孔的位置，应以跨过塌陷影响线为原则。在+1653m运输巷位置，对上部火烧区进行探放水工作，终孔的位置应以塌陷影响线为界外推10米[3]。

3.2 探放水钻孔布置

在1013工作面运输巷、回风巷的适合位置对上部富水区设计钻孔进行探放水工作，采用28个钻孔的设计，预计工程量为3920米。其中，钻孔平距为70～106m，垂距为90～120m，孔深为114～156.2m，仰角为49～53°，范围角为65～308°。由于工作面+1653m水平运输巷的下5煤层火烧区位置低、易积水，共设计疏放水钻孔12个，钻孔总长度1813m。钻孔参数如下，钻孔平距为84～103m，垂距为110～120m，孔深为138.4～158.1m，仰角为50～54°，范围角为15～335°。

在工作面的南部，由于+1720m上部为采空区，形成积水的可能性较大，应对积水进行探放。沿+1706m回风顺槽，向采空区方向进行钻孔疏放水。自切眼开始顺煤层施工，以400m为间隔布置钻孔，每个钻孔深度为35m，6个钻孔共计210m。开孔采用Ф146mm钻头钻进，深度为6.5m。下入Ф127mm套管6m，经封孔打压合格后，根据岩石的完整性，采用Ф108mm钻头钻进15～20m。下入二级套管15～20m，用水泥封孔并打压合格后，采用Ф73mm钻头钻进。对于水文观测孔，应钻进至火烧区底部5～10m见水后，改用Ф50mm钻头将火烧区钻透。

4 探放效果分析

工程实施后，+1653m运输巷排水系统的排水能力达到8832m3/d，与之前的涌水量4800m3/d，增加了4032m3/d。工程实施后的两个月内，地面共计抽排水397946m3，井下共计排水314485m3，井上、下总计排水712431m3。在此期间，火烧区水位平均下降了3.296m。在整个回采过程中，没有出现工作面出水的现象，探放水工作取得了良好的效果。对于保障煤矿的安全生产，防止突水、透水事故的发生，起到了积极地作用。避免了不必要的经济损失，为煤矿的发展赢得了经济效益和社会效益。

[1]严克礼,宋正宇.7113 工作面探放顶板砂岩水钻孔技术分析[J].山东煤炭科技,2009(02).

[2]史先志,严克礼.工作面顶板探放水钻孔效果评价[J].能源技术与管理,2007(06).

[3]陈小绳,朱国超.红柳林煤矿15205工作面探放水技术应用分析[J].煤矿开采,2014(19).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.037