西铭矿42208工作面探放水方案及效果浅析

张富强

（山西西山煤电股份有限公司西铭矿，山西 太原 030052）

1 西铭矿概况

山西西山煤电股份有限公司西铭矿（全文简称西铭矿）隶属于山西焦煤西山煤电集团，是现代化大型机械矿井。井田东西长约16.9 km，南北宽约4.2 km，面积35.0595 km2，开采煤层2号、3号、8号、9号，设计生产能力360万t/a，开采深度1010～1370 m，采用走向阶梯平峒开拓方式生产原煤。

西铭矿水文地质类型为中等。奥灰水水位最高标高为+850 m，最低可采煤层（9号煤）底板最低标高为+879 m，全部可采煤层不受奥灰水的威胁。西铭矿经过60余年的开采，井下形成了大范围的老空积水区，给同层及下部近距离煤层开采造成了很大影响。截止2020年底，西铭矿采空区积水面积保守预计有448万m2，积水量300余万m3。随着开盘区域的扩大和开采深度的延伸，采空区面积还在不断增大，采空区积水量也在不断增多。采空区范围大、积水点多、面广是现今及以后西铭矿井下积水的主要特点，也是影响采掘活动的主要水害水源，因此井下探放水工程的重要性日益突出，做好井下探放水工作是矿井水害防治的重要举措，也是矿井长治久安的重要保障[1-2]。

2 42208工作面概况

42208工作面井下位于西铭矿西十二盘区左翼，设计走向长583 m，倾斜长197 m。工作面地表为山谷地型，植被稀少，地表二叠系上统上石盒子组地层出露，局部为第四系黄土覆盖。工作面东部地表有娄烦滩沟由南向北流过，其为季节性河流，雨季有水，平时干涸，无低洼积水。工作面盖山厚度342～457 m，平均390 m，间距最小处位于娄烦滩沟底。

工作面上部有二叠系下统山西组砂岩弱含水层，含水性弱，揭露时仅局部有滴水，开采期间未发现有涌水现象。东部相邻2号煤层西十盘区42022、42020工作面采空区（该区域为西十盘区最低处），两个工作面开采时间为2002年—2004年，该盘区于2013年开采完并关闭。根据开采期间工作面涌水量、盖山厚度、地表水文及历年降雨资料，初步预测采空区内有积水25400 m3，对42208工作面的开采造成了影响。

工作面不受奥灰水影响；周边无小煤窑破坏区，不受小窑积水影响；上覆砂岩含水层均为弱含水层，含水微弱，对工作面掘进基本无影响。

综上分析，工作面仅受相邻采空区积水的影响，为确保42208工作面的安全开采，须对采空区积水进行探放。

3 42208工作面探放水方案确定

3.1 探放水总体布局

由于工作面皮带巷比轨道巷高16 m，且相邻西十盘区采空积水区最低点位于该工作面轨道巷尾附近处（如下页图1），为确保施工安全，采取从高水头向低水头逐步探放的原则进行探放水，确定工作面首先掘进皮带巷，在皮带巷探水线处开始进行探放水施工。

3.2 钻孔布置

由于西十盘区采空区为西铭矿本矿的采空区，采空区范围有可靠的图纸做依据，根据我矿2号煤层坚硬程度，将采空区积水线外推30 m作为探水线，探水线再外推30 m作为警戒线。

在皮带巷探水线处布置第一组探放水孔，一组至少两个，其中一个作为验证孔用，第二组钻孔正对42022尾巷布置，第三、四组钻孔均在5 m水头（即0.05 MPa）处布置一组钻孔，第五组钻孔布置在切眼探水线处，第六组钻孔正对42022盲巷布置，共计需要布置6组至少12个钻孔（见图1）。

图1 42208工作面探放水钻孔布置图

3.3 排水系统

考虑到采空区预计积水量较大，为缓解2号煤生产衔接紧张的局面，尽量减小对掘进的影响，同时综合考虑排水设备的排水能力，设计工作面皮带巷铺设两趟13.3 cm排水管（中间安装流量表），安装4台高效泵，并设专人排水。

3.4 施工组织和安全技术措施

工作面探放水必须是专门的探放水队伍用专用的探放水钻机进行施工，同时专业防治水技术人员必须现场跟班指导，按规定先下设套管再施工放水钻孔。探放水施工前必须编制探放水专项技术措施和安全措施，在受水害影响区域施工的人员必须进行班前会水害培训,并现场熟悉避水灾路线。一旦该区域出现突发水害应立即组织人员有序撤离。

4 探放水过程及效果

2020年6月14日皮带巷掘进至探水线时施工第一组钻孔的第一个钻孔K1。打透后水压比预计的要大，经现场测得该处水压0.25 MPa，即该处的水头高度是25 m，水压表处该处的标高为1089 m，计算出西十采空区积水的实际积水标高为1114 m，比预计的积水标高1095 m高19 m。根据实际积水标高1114 m对采空区积水进行了进一步分析、估算，预计西十采空区的积水量为35万m3，远大于初步预计的25400 m3。放水期间要用流量表统计放水量，定期监测水头高度，及时掌握、分析采空区积水变动情况。在第一组放水孔完成放水任务后，组织掘进施工，至第二组探放水孔处施工第二组探放水孔，依次类推至第六组探放水孔完成放水任务为止。施工第六组钻孔时发现钻孔深度比设计的深度少5 m左右，经过查阅以前的测量资料发现42022工作面的盲巷填图时少填4.5 m。

整个探放水工程至11月2日圆满结束，共计施工钻孔12个，共计放水量180785 m3，比预计积水量35万m3少169215 m3，经对积水区进一步研究分析，发现积水区内有两个低洼区，其标高低于42208切眼标高，经估算两个低洼区积水量有约19万m3，剩余积水量和放水量之和为370785 m3，比预计积水量35万m3多20785 m3，经分析预计采空区还有5 m3/h左右的补给水，在后期对第六组钻孔的持续监测中发现采空区积水的补给量在5～6 m3/h左右，验证了之前的判断。

5 结论

1）工作面回采期间无淋滴水现象，不足以证明采完之后采空区内补给水就小，采煤造成地表不同程度的裂缝、变形，甚至塌陷，后期必须对地表进行仔细排查，掌握采空区地表裂缝、塌陷情况，以便更加准确的预测采空区内的积水情况。

2）在平时测量填图中要制定制度，加强管理，小到巷道内的硐室大到工作面的实际停采线都必须准确填图。在探放水设计时，为确保探放水的绝对安全，必须对采空范围进行再次核对分析，以避免出现采空边界填图不准确，造成提前揭露采空区导致透水事故发生。

3）由于老空积水标高和积水量在探放水前大多难以精确预计，所以应该严格按照探放老空水规定留设探水线位置，不能抱有侥幸心理。在施工探放老空积水的第一个钻孔时，要高度重视打钻施工程序，尤其钻孔封孔质量要提高一个等级，同时要有水害应急救援措施。

4）由于老空水水量、水压难以精确预计，所以探放老空水时要综合考虑工作面顺槽的掘进顺序，应做到从高水头向低水头进行探放水施工安排。同时探放老空水对生产衔接的影响程度往往存在不确定因素，因此在生产衔接安排上要对探放水工作进行充分的考虑，避免探放水与生产衔接之间出现矛盾。

5）目前老空区积水量预计还没有一种准确的预测方法，预测的积水量与实际积水量往往存在较大出入，存在着一定的误导性，这在一定程度上增大了探放水的危险性。因此，采空区积水量准确预计还有待进一步研究解决。