煤礦探放水分析

王占店

（山西煤炭運銷集團大同有限公司，山西 大同037000）

水災是煤礦生產中比較常見的事故，這類事故突發性強，對礦井危害嚴重，水災的發生可以在極短的時間內給礦井造成毀滅性的災難。在有些生產礦井的范圍內，常常有許多充水的小窯老空、斷層以及富含水層。當采掘工作面接近這些水體時，就有可能造成地下水突然涌入巷道，造成礦井淹井事故。為了消除這些隱患，在生產中使用探放水的方法，探明工作面前方的水情，然后將水有控制地放出，以保證采掘工作的安全。

1 探放水原則

“有疑必探、先探后掘”是探放水原則，探放水雖然是防止水害的重要方法之一，但這項工作并不能把所有的水害威脅都探明，例如斷層遲到突水，必須在全面分析水文地質資料之后，才能做出有無可能發生水害的結論。

通常在下述情況下，需要進行超前探水：

1）巷道掘進接近老空；

2）巷道掘進接近含水斷層；

3）巷道接近或需要穿過強含水層；

4）上層采空區有積水，在下層進行采掘工作，兩層間垂直距離小于回采工作面采厚的40倍或小于掘進巷道高度的10倍時；

5）采掘工作面接近各類防水煤柱時，必須提前探水，以確保煤柱尺寸的準確；

6）采掘工作面有明顯出水征兆時，應停止掘進，進行探水。

2 探放水方法

2.1 小窯老空水的探放方法

2.1.1 確定探水起點

由于小窯老空積水范圍是通過調查得出來的，所以其積水的邊界不是十分準確，用物探方法或其它方法查明。根據平煤集團一些礦山的經驗，將調查和勘探獲得的小窯老空分布資料經過分析后劃出3條界線：

1）積水線——調查核定積水區的邊界即小窯采空區的范圍，其深部界線應根據小窯的最深下山劃定。

2）探水線——沿積水線外推60-150m的距離劃一條線（如上山掘進時則為順層的斜距），此數值大小視積水范圍可靠程度，水頭壓力，煤的強度大小來確定。當掘進巷道達到此線就應開始探水。

3）警戒線——從探水淺再外推50-150m（在上山掘進時指傾斜距離）。當巷道進入此線，就應警惕積水的威脅，注意迎頭的變化，當發現有透水征兆時就應提前探水。

2.1.2 估算小窯老空積水量

小窯老空積水可按下式進行估算：

式中：W靜—老空積水的靜儲量，m3；

M—采厚，m；

a-小窯老容走向長度m；

h—小窯老容高垂度，m；

α-煤層的傾角，（°）；

K—老空的充水系數 K=0.3～0.5

2.1.3 布置探放水鉆孔的方法：

探放水鉆孔的布置應以確保不漏老空，保證安全生產，而探水工作量又以最小為原則。

1）確定探水鉆孔的超前距離，允許掘進距離，幫距和密度。

2）制定探水鉆孔布置方式。探水效果的好壞與鉆孔布置方 式有很大的關系。在布置探水鉆孔時，必須注意兩個問題：其一要確保安全；其二既要保證工作效果，又要工作量最小。

探水鉆孔布置從平面上看，一般常布置成扇形和半扇形。上山巷道常布置成扇形，傾斜煤層平巷掘進常布置成半扇形。扇形和半扇形布置又分為“大夾角”扇形布置(中間沿巷道前進方向一組，兩側各2-3組鉆孔，每組1-2個鉆孔，每組鉆孔之間的夾角 7°～15°)和“小夾角”扇形布置 (每組鉆孔之間的夾角1°～3°，其它同“大夾角”要求相同)，如果運用得當，兩種形式都可以取得良好的效果。

2.1.4 探水與掘進相互配合

受水害威脅的地區，必須與掘進施工管理相配合，才能取得良好的防水效果。

1）雙巷掘進交叉探水。上山巷道掘進因積水 區在上方，巷道三面受水威脅，一般應采用雙巷掘進交叉探水。

2）雙巷掘進，單巷超前探水。在傾斜煤層中平巷掘進時，一般是用上方巷道超前探水，探水鉆孔布置成扇形。

3）平巷和上山互相配合探水。在同一煤層內，上方施工水平巷道，下方向上掘上山，應先探水掘進平巷，然后再施工上山，這樣既減少上山掘進的危險性，又減少上山掘進時的探水工作量。

4）下山巷道掘進。除防止迎頭和兩幫來水外，還應特別注意背后來水，當上山巷道水害未消除或正在探水，下山巷道應停止工作，以保證安全，等水害威脅消除后再繼續進行。

5）隔離式探水。在水壓高，水量大，煤層松軟，節理發育的情況下，煤層中打鉆探水很不安全，可采用下述方法探水：（1）掘專門探水石門；（2）砌隔水墻，在墻外探水；（3）隔層探水。2.1.5 設計探水孔及安裝放水孔孔口管

在探明小窯老空水的確切位置之后，根據其靜儲量和動儲量的大小，巷道排水能力，礦井實際排水能力，生產銜接允許的放水期限，以及地質和水文地質條件，再設計放水鉆孔，按以下步驟操作：選擇鉆孔孔徑；計劃鉆孔孔數；安裝放水孔孔口管。

2.2 探斷層水及其他可疑水源

探斷層水，強含水層水及其他可疑水源的方法與探老空水相同，但探水鉆孔的孔數較探老空水的要少。

探斷層水的鉆孔往往與探斷層的構造孔結合起來，在探明斷層的位置、產狀要素、斷層帶寬度的同時，著重 查明 斷層帶的充水情況，含水層的接觸關系和水力聯通情況，靜水壓力及涌水量大小，以達到一孔多用的目的。例如在正斷層上盤巷道內探下盤含水層的鉆孔，可布置在上盤巷道內，選擇適當地點，向下盤的含水層打鉆孔。

斷層水探明后，應根據水的來源、水壓和水量采取不同措施。若斷層水是來自強含水層，則要注漿封閉鉆孔，按規定留設煤柱，已進入煤柱的 巷道要加以充填或封閉。若斷層含水性不強，可考慮放水疏干。

3 結束語

探水作業不僅直接關系到探水人員的安全，也關系到探放水周圍地區甚至整個礦井的安危。所以施工 中應嚴格遵守下列事項：

1）加強靠近探水工作面的支護，以防高壓水沖垮煤壁及支架。

2）檢查排水系統，準備好適當坡度和斷面的排水溝及相當容積的緩沖水倉，加大排水能力。

3）在有突然大量涌水情況下探水時，應在探水工作面附近設臨時水閘門。

4）探水工作面要經常檢查瓦斯，發現有害氣體逸出時，要及時采取通風措施。

5）預先規定好聯絡信號，涌水時的對策及人員避災路線。

6）鉆探過程中發現孔內顯著變軟或有水沿鉆桿流出時，都是鉆孔接近或鉆入積水區的象征，遇到這種情況應立即停鉆檢查。如鉆孔內水的壓力很大，應馬上將鉆桿固定，切勿移動及起拔，鉆機后面不要站人，以免高壓水將鉆桿頂出傷人或造成透水事故。

［1］煤礦安全規程[S].2010.

［2］煤礦防治水規定[S].2009年12月1日起執行版.

［3］國家煤礦安全監察局,編.煤礦防治水規定釋義[Z].