一九三〇煤礦36211采煤工作面管控放水技術(shù)應(yīng)用

劉少鵬

(新疆焦煤〈集團(tuán)〉有限責(zé)任公司一九三〇煤礦，新疆 烏魯木齊 830025)

1 綜采工作面位置及四鄰關(guān)系

36211綜采工作面位于1930平硐二采區(qū)東翼下盤(pán)6#煤層，開(kāi)采水平為+1810米水平，煤層平均厚度為3.4米。36211綜采工作面上部為35211已采工作面，煤層間距50.5米。

2 探放水設(shè)計(jì)

因受地質(zhì)條件影響，35211運(yùn)輸巷起伏較大，不利于采空區(qū)積水排出，35211運(yùn)輸巷外口標(biāo)高為+1810.6米水平，其巷道最低點(diǎn)為+1789.4米水平，隨著36211工作面不斷推進(jìn)，受采動(dòng)影響，計(jì)算出36211運(yùn)輸巷與35211運(yùn)輸巷實(shí)際平距34.54米，屆時(shí)35211采空區(qū)積水有可能通過(guò)頂板裂隙進(jìn)入36211采煤工作面，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第二百八十六條第一款規(guī)定，需要在36211運(yùn)輸巷內(nèi)向35211采空區(qū)鉆孔進(jìn)行探放水工作。

2.1 采空區(qū)積水估算

35211運(yùn)輸巷開(kāi)口標(biāo)高1810.6米，最低點(diǎn)標(biāo)高1789.4米，高差為21.01米；采空區(qū)走向長(zhǎng)度約為666.4米，預(yù)計(jì)+1810.6米范圍內(nèi)都有積水，最大垂高以巷道開(kāi)口與最低點(diǎn)高差為準(zhǔn)。取垂高21.01米。

采空區(qū)積水量 W=K×M×a×h/sinα

式中：W——老空積水量，m3；M——采厚，m；a——老空走向長(zhǎng)度，m；h——老窯老空垂高，m；α——煤層傾角，K-老空的充水系數(shù)，一般采空區(qū)取0.3-0.5，煤巷取0.5-0.8，巖巷取0.8-1.0.

2.2 探放水孔口套管的加工

(1)孔口管采用Φ108mm×4mm無(wú)縫鋼管加工，鋼管長(zhǎng)度為1.8米。管外使用電焊焊接麻點(diǎn)，增大孔壁摩擦力。(2)套管上焊接高壓法蘭盤(pán)，連接Φ125mm閥門(mén)。(3)后部控制管兩頭焊接法蘭，中部安裝通氣孔口。

2.3 孔口套管埋設(shè)

(1)用深孔鉆機(jī)連接套聯(lián)接Φ115mm鉆頭，當(dāng)鉆孔深度達(dá)到1.8米時(shí)，退出鉆桿、拆卸Φ115mm鉆頭，安裝Φ108×2500mm鋼管，鋼管在巖層內(nèi)預(yù)埋深度為1.5米。

(2)退出鉆桿，用麻繩、大布纏繞鋼管，將鋼管推入孔內(nèi)，用大錘將孔口管打緊。

(3)在孔口管外焊接鋼板四角打孔，采用錨索固定孔口Φ108套管。

2.4 鉆孔及放水方案

(1)鉆頭、鉆桿穿過(guò)Φ108mm鋼管，用羅盤(pán)調(diào)整好鉆機(jī)仰角，剩余10米，安裝Φ125mm閥門(mén)，后部控制管，再施工鉆孔直至貫通。

(2)退出鉆桿，關(guān)閉閥門(mén)，對(duì)水流進(jìn)行可控，隨時(shí)排水。

2.5 探放水地點(diǎn)的選擇及鉆孔參數(shù)設(shè)計(jì)

1)探放水地點(diǎn)：36211運(yùn)輸巷435米處。

2)貫通點(diǎn)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)與35211運(yùn)輸巷456米巷道上幫貫通。貫通點(diǎn)高程：+1790.4米。

3)鉆孔參數(shù)設(shè)計(jì)

(1)鉆機(jī)位于巷道下幫，根據(jù)36211、35211工作面平面圖可知，計(jì)算出轉(zhuǎn)角46°(鉆機(jī)頭向東，沿巷道軸線(xiàn)偏下幫46°)

(3)鉆孔長(zhǎng)度：L=51.37/cos18°=54 米

見(jiàn)圖 1、圖 2。

2.6 鉆孔數(shù)量及鉆孔出水量計(jì)算

2.6.1 鉆孔出水量估算

圖1 36211運(yùn)輸巷、35211運(yùn)輸巷鉆孔布置示意圖

圖2 36211運(yùn)輸巷、35211運(yùn)輸巷鉆孔布置剖面圖

式中：q——單孔出水量，m3/min；C——流量系數(shù)，其值與孔壁粗糙度，孔徑大小，鉆孔深度等因素有關(guān)，可由試驗(yàn)得出，無(wú)資料時(shí)可用0.6-0.7；ω——鉆孔斷面積，m2；g——重力加速度，9.81m/s2，

2.6.2 設(shè)計(jì)鉆孔數(shù)量為一個(gè)

3 探放水設(shè)備及備用水泵選型

3.1 探放水設(shè)備選型

根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果知，鉆孔長(zhǎng)度54.5米，仰角18°，1930煤礦使用SKZ-120A型深孔鉆機(jī)，該鉆機(jī)性能參數(shù)如下：

(1)適用巖種：f=8～16、鉆孔直徑：94mm；

(2)鉆孔最大深度120米。

該鉆機(jī)能滿(mǎn)足探放水所需的設(shè)備要求。

3.2 備用水泵選型

BQS100/70-45型隔爆潛水泵3臺(tái)(此臺(tái)作為備用水泵)，水泵流量100m3/h，揚(yáng)程70米。

3.3 排水管徑選擇

排水管徑

選用Φ108mm水管滿(mǎn)足排水需求。

4 采取的安全技術(shù)措施

(1)鉆進(jìn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)煤巖松軟，片幫、來(lái)壓或鉆孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等異狀時(shí)，必須停止鉆進(jìn)，但不得拔出鉆桿，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人立即向礦調(diào)度站匯報(bào)，并派相關(guān)專(zhuān)人員監(jiān)測(cè)水情，如果發(fā)現(xiàn)情況危機(jī)時(shí)，必須撤出36211工作面受水威脅地區(qū)人員。

(2)鉆孔即將貫通前，必須切斷36211工作面所有非本質(zhì)安全型電器電源，杜絕所有電器設(shè)備失爆。

(3)鉆孔距貫通點(diǎn)5.0米時(shí)，操作司機(jī)立即向礦調(diào)度站匯報(bào)，礦領(lǐng)導(dǎo)、相關(guān)部室領(lǐng)導(dǎo)、區(qū)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)親自到現(xiàn)場(chǎng)指揮貫通及相關(guān)工作。

(4)礦通風(fēng)部瓦斯檢查員檢查瓦斯、二氧化碳?xì)獾润w是否超出規(guī)定(瓦斯?jié)舛取?.0%、二氧化碳濃度≥1.5%)，必須立即停止工作，撤出人員。并及時(shí)向礦調(diào)度站匯報(bào)。

(5)集團(tuán)救護(hù)隊(duì)檢查硫化氫氣體、一氧化碳?xì)怏w是否超出規(guī)定，否則立即停止工作，撤出人員設(shè)好警戒，并及時(shí)向礦調(diào)度站匯報(bào)。

(6)打鉆地點(diǎn)或附近必須安裝能夠直通調(diào)度的電話(huà)，并加強(qiáng)鉆場(chǎng)附近的頂板、煤幫支護(hù)，在迎頭打好堅(jiān)固的立柱和攔板。

(7)每班由負(fù)責(zé)人檢查Φ108mm鋼管、軟管連接是否牢固，出水口水流是否暢通。

(8)由礦井防治水技術(shù)人員負(fù)責(zé)對(duì)采空區(qū)放水工作進(jìn)行總結(jié)分析。

5 結(jié)束語(yǔ)

(1)工作面回采時(shí)，出現(xiàn)了采空區(qū)涌水增大的現(xiàn)象，這說(shuō)明36211采空區(qū)頂板裂隙已延伸至35211采空區(qū)，如果不進(jìn)行探放水，將發(fā)生突水事故。

(2)通過(guò)在一九三〇煤礦36211工作面探放水工作，累計(jì)放出采空區(qū)積水約45212.08m3，解決了36211工作面深孔預(yù)裂爆破時(shí)發(fā)生突水的可能性，實(shí)現(xiàn)了安全回采。

(3)采用管控技術(shù)，對(duì)采空積水外排進(jìn)行可控，避免采區(qū)排水系統(tǒng)能力不足，造成淹井事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控水，為礦井安全生產(chǎn)提供保障。

(4)為一九三〇煤礦后期實(shí)施采空區(qū)探放水工作提供理論依據(jù)及實(shí)例素材。

[1]張榮立，何國(guó)緯，李鐸.采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].煤炭工業(yè)出版社.

[2]煤礦安全規(guī)程[M].煤炭工業(yè)出版社，2011.