下伏煤层老空水害探放工作新思考

詹绍奇

摘要：西山煤田含煤地层主要为石炭系上统太原组（C3t）和二叠系下统山西组（P1s），其中二叠系下统可采煤层较多且间距较近。上世纪八九十年代小窑开采破坏严重，受当时技术水平限制，采空区资料缺失，存在大量的不规则采空区。由于时间久远，采空区内存在大量的积水。在开采上覆煤层，受下伏煤层采空区积水危害严重。本文以山西清徐东于煤矿03304鉴定巷突水事故后开展的防治水工作为例，分析工作面受下伏老空水害防治工作，提出下伏煤层水害防治新思路。

关键词：下伏；老空；探放

1 概况

1.1 矿井概况

山西清徐东于煤矿位于太原市清徐县西北8km处，行政区划属于清徐县东于镇。批准开采煤层03-9号，生产规模150万t/a。矿井水文地质类型复杂，主要受老空水害威胁严重。

井田内含煤地层为石炭系上统太原组（C3t）和二叠系下统山西组（P1s），山西组为一套陆相含煤地层，含煤6层，编号自上而下为03、2、3、4、5上、5号煤层。目前矿井可采煤层为03、2、4号煤层。03号煤层，位于山西组中上部。下距2号煤层间距平均为8.65m，煤层厚度平均1.68m，属全井田稳定可采煤层。2号煤层，位于山西组中部，上距03号煤层间距平均为8.65m，下距4号煤层间距为平均为9m，煤层厚度平均2.45m，为全井田稳定可采煤层。4号煤层，位于山西组中下部，上距2号煤层间距平均9m。

1.2 工作面概况

03304鉴定巷工作面位于矿井三采区东翼，该面西临三采区主要系统大巷，东部靠近泽渔河矿，03号位于山西组中上部，上距K4砂岩14.8m，下距2号煤层平均间距为6.0m；煤层平均厚度1.7m；煤层结构属简单，全井田稳定可采。煤层顶板为泥岩、细砂岩；底板为细砂岩。2017年5月22日，03304鉴定巷切眼附近发生一起底板透水事故，事故造成6人死亡，直接经济损失约505万元。

2 事故后探放水情况

2.1 事故概况

03304鉴定巷已施工切眼迎头位于T22测点前69.4m，2017年5月22日23点38分，迎头向后10m处发生透水事故。经事故调查分析，透水点下方存在原泽渔河煤矿越界开采2煤层非正规开采老空区，2煤层距离03#煤层法距约7.5m，属近距离煤层群。

2.2水文地质情况分析

03304切眼沿03煤掘进，该煤层为井田内首层可采煤层。距上覆二叠系碎屑岩类砂岩裂隙含水层组K4砂岩层14.80m，K4砂岩层富水性弱，采掘过程中以滴、淋形式为主，对工作面影响较小。煤层下伏的石炭系太原组岩溶裂隙含水层组，由L1、K2、L4、L5 薄层石灰岩组成，距3煤层底板约39.7m，富水性弱。奥陶系岩溶裂隙含水层组距3煤层底板约159.7m，根据《奥灰水带压开采评价报告》，井田內奥陶系灰岩溶裂隙水位标高为773-820m。切眼底板标高690-700m，经计算本工作面03号煤层的突水系数T为：0.02 MPa/m，突水系数小于0.06MPa/m，发生奥灰水突水的危险性较小。

本面最大的水害威胁主要来自切眼东部的原泽渔河矿超层越界开采的不规则采空区积水。通过“5.22”水害事故分析，原泽渔河矿2煤存在越界开采，且2煤老空区积聚了大量的积水，当03煤层底板遭到破坏，采空区水压达到一定程度时，极易击穿底板，造成透水事故。目前03304切眼“5.22”事故透水点底部仍有积水，切眼以西工作面内2#煤层老巷及积水情况不清。

2.3探放水工作

2.3.1 探放水孔设计

钻孔布置在鉴定巷自切眼拨门口向外100m位置，探查范围为工作面内纵深100m内的下方2煤层赋存情况，钻孔止煤位置至下一个钻孔见煤位置间距3m控制；共设计施工钻孔7个，工程量317m。钻孔设计见附图，钻孔参数及剖面示意图见下表及附图。钻孔施工过程中地测科可根据施工情况，适当调整钻孔数量和参数。

探放水钻孔结束后若钻孔探查下方2煤均为实体，则向西推20位置为新切眼位置，新切眼施工前还需施工一组相同的钻孔探查下方2煤层赋存情况和控制巷道两侧20m范围内的煤层赋存情况，以平面10m布置一组孔，需施工5组钻孔，以掩护70m进尺为例，每茬钻孔工程量约1585m，平均每米进尺需钻孔量22.6m。

2.3.2下向钻孔探查下伏煤层采空区缺点

现在03304鉴定巷施工的探放水孔均是从03#煤层向下伏2#煤层施工的下向孔，存在以下几个缺点：

钻孔孔口标高高于见2煤层采空区标高，采空区积水很难放出，只能放出比孔口标高高的采空区积水；

钻孔工程量大，施工工期长。按照《煤矿防治水规定》第九十四条第一款之规定要求探放老空水时，探水钻孔成组布置，并在巷道前方的水平面和竖直面内呈扇形，钻孔终孔位置以满足平距3m为准，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5m。按3m孔间距布置钻孔，钻孔工程量大。

岩孔距离长，下向孔施工困难，每个孔控制煤层采空情况距离短，采空边界难以探查。

3 向下伏煤层施工局部巷道工程新思路

3.1探放新思路：施工斜巷至下伏煤层，为顺层钻孔探放水提供空间

以03304鉴定巷为例，选择透水切眼后退100m位置按-30度施工下山巷道至2#煤层，施工前需进行前期探放水工作，钻孔控制巷道超前距30m，侧帮距20m。

前期施工掩护下山巷道探放水钻孔9个，工程量约450m。下山巷道长度16.6m，进入煤巷5m，巷道工程量共计21.6m。在探水巷迎头施工2号煤层探放水孔3个，钻孔量450m，可掩护03煤层掘进120m。平均每米进尺约需钻孔量7.5m。

3.2 施工放水巷优缺点

优点：探放效果好，能够准确探查采空区边缘位置；钻孔工程量少，平均每米进尺需钻孔量7.5m，减少三分之二；煤孔易于施工，且本煤层钻孔放水效果好；安全可靠，不存在漏探区域；后期在可以施工抽采钻孔，为瓦斯治理施工空间。

缺点：需施工巷道工程，巷道按30°下山约需施工21.6米，若按10°下山需施工巷道约60米；巷道本身需进行探放水工作，仍需施工下向孔；巷道存在后期管理问题。

参考文献

[1]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.《煤矿防治水规定》（国家安全监管总局令第28号）.

（作者单位：平安煤炭开采工程技术研究院有限公司）