杜兒坪礦南七3#煤盤區探放水技術研究

劉安保,景瑞波

(西山煤電(集團)公司 杜兒坪礦，山西　太原　030021)

·技術經驗·

杜兒坪礦南七3#煤盤區探放水技術研究

劉安保,景瑞波

(西山煤電(集團)公司 杜兒坪礦，山西太原030021)

摘要杜兒坪礦南七盤區2#煤采空積水量70～80萬m3，受水害影響，下部3#煤未采，為盡快解放上組3#煤及中組煤，需提前探放2#煤采空積水。通過采取選擇合適的位置和層位掘送專用放水巷、合理布置鉆場、設計鉆孔、從低壓區到高壓區逐步探放等綜合技術手段，對采空區積水進行治理，消除了水害隱患，保證了礦井的正常安全生產，并延長了礦井的開采年限，達到了預期效果。

關鍵詞杜兒坪礦； 采空積水； 探放水

1問題的提出

南七盤區位于西山煤電(集團)公司杜兒坪礦南部，走向長約1 000 m，傾向長680 m，整體呈北高南低趨勢。該盤區北鄰1117正、副巷及南大巷，南鄰杜兒坪斷層(H=80~130 m)，東鄰南五盤區(2#煤已采)，西鄰南九盤區(2#煤已采)。盤區內2#與3#煤層間距為3.8～5.4 m，平均4.5 m，屬近距離煤層，2#煤已于1993年全部采完，3#煤及中下組煤主要受上部2#煤采空積水影響均未能開采，其中3#煤可采儲量300萬t.

區內下限標高1 055 m，承壓含水層水位最高826 m，全區不帶壓。主要充水因素為上覆2#煤層采空積水。盤區總積水面積24.4萬m2，總積水量48.3萬m3(靜儲水量)。因相鄰南五盤區上部地表貫穿1條季節性河流虎峪溝，蓋山厚度最薄僅為172 m，受2#煤采空塌陷影響，大氣降水通過溝谷出露的基巖、表土覆蓋層、陷落柱塌陷坑、裂隙、裂縫等滲入井下，通過南五盤區補充給南七2#煤采空積水，預計動儲水量70～80萬m3，見圖1.

圖1　南七盤區采掘工程平面圖

根據該礦生產銜接安排，南七盤區上組3#煤及中組煤為綜采準備隊的下接盤區，但是受上部2#煤采空區積水影響未能開采，為盡快解放上組3#煤及中組煤，保證安全生產，需提前探放2#煤采空積水。

2防治水方案

1) 對南五盤區上部地表河溝滲漏段進行治理，切斷地表水與地下采空區積水的水力聯系，防止地表水對采空區形成補給。

2) 因南七盤區2#煤采空區積水量大、水壓大，為確保安全生產，決定先從采空區下部6#煤層位(層間距40 m)施工1條專用探放水巷，對上部6個采空區積水由低壓區到高壓區逐個進行探放。

3) 同時在南七盤區西部邊界煤柱里沿3#煤層位(層間距4.5 m)施工1條專用探放水巷，待6#煤放水巷大部分疏放完積水，降低水壓后，再在3#煤放水巷對上部6個采空區積水由低壓區到高壓區逐個進行探放。

4) 2條專用放水巷可以疏放90%以上的積水，剩余的局部低洼處小面積采空積水在3#煤工作面掘進過程中進行探放。

5) 3#煤工作面回采前對上部所有采空區打驗證孔進行確認，確保上部2#煤采空區積水全部放完后再進行回采。

3方案實施

3.1　改造過程

1) 從南大巷64#點后10 m 6#煤見煤點位置與大巷成45°夾角開口施工南七聯絡巷81 m，從南七聯絡巷1#點前60 m位置沿方位64°開口施工南七準備巷419 m.

2) 從南七準備巷開口沿方位154°以6#煤為頂板施工南七6#煤放水巷1 050 m.

3) 從南八皮帶巷開口沿3#煤施工南七3#煤放水巷1 009 m.

4) 掘進過程中在南七聯絡巷、準備巷和6#煤放水巷各鋪設2趟6英寸專用排水管，施工6個鉆場、水窩；在南七3#煤放水巷鋪設2趟4英寸專用排水管，施工6個水窩。

5) 對南五盤區地表虎峪溝虎峪風井上游壩口向西200 m段河道滲漏段，進行鋪底、硬化治理。

3.2　探放水步驟

1) 探放水鉆機。ZDY1200S型液壓坑道鉆機最大鉆進深度200 m，滿足設計孔深要求。準備臺架柱式液壓回轉鉆機作為捅孔用，確保每個采空區積水可以疏放徹底。

2) 水泵型號。根據單孔最大涌水量100 m3/h計算，選擇6臺100MD45×3型離心泵，單臺排水能力為100 m3/h.其中2臺跟探放水作業地點，2臺放置在放水巷最低處，2臺備用，滿足排水要求。

3) 排水管尺寸。南七6#煤放水巷2趟6英寸管，南七3#煤放水巷2趟4英寸管。

4) 排水方式。南七6#煤放水巷利用自然水壓自流到排水管；南七3#煤放水巷利用泵排至排水管。

5) 鉆孔施工技術要求。提前架高固牢鉆機，直接在頂板開孔，開孔d75 mm，鉆進10 m，用d108 mm鉆頭擴孔，上d89 mm長10.2 m的套管，用膨脹樹脂固定套管后，再用扁鐵把套管連接在附近錨桿上，起到反壓效果；在套管上安裝水閥門與2 MPa的壓力表后進行耐壓試驗，試驗壓強2 MPa，并穩定2 h，確認無滲漏后繼續鉆進，直至打透采空區。

4效果

1) 南七6#煤放水巷和南七3#煤放水巷設計位置和層位科學合理，既可以作為放水巷，提前對南七2#煤盤區采空積水進行疏放，也可以作為瓦斯預抽巷，提前對3#煤和6#煤瓦斯進行預抽，同時還可以作為73701和76701工作面順槽，為以后的采煤工作面做準備，做到了一巷三用。

2) 因為6#煤距2#煤采空區層間距40 m，安全距離較厚，而3#煤距2#煤采空區層間距4.5 m，安全距離較薄，所以先在南七6#煤放水巷進行探放水，等采空區水量減少、水壓減小后再從南七3#煤放水巷進行探放水工程，確保了安全。

3) 因為南七盤區外高里低，外面水壓小，里面水壓大，2條放水巷均按照由外向里對上部6個采空區逐個進行放水，即從水壓較小區域到水壓較大區域逐步放水。

4) 因為2條放水巷頂板堅硬，煤幫松軟，所以鉆場開孔位置選擇直接在頂板位置開孔，而不是以往的煤幫開孔，提高了固結套管的可靠性，避免了由于水壓大造成孔口套管固定不牢、密封不嚴，甚至沖垮套管導致水流無法控制的局面。

5) 通過計算，上部2#煤12801—12805采空區最低標高比南七6#煤放水巷排水路線最高點還要高20～40 m，所以，對前5個采空區的排水，把套管和排水管用1根軟管連接起來，利用水壓自流到排水管、排水溝，同時每個鉆場水窩附近備用2臺水泵，這樣既節省了人工，又提高了排水效率，也降低了安全風險。

6) 2條放水巷放水過程中，準備2臺鉆機，一臺鉆機施工鉆孔，另一臺對已經放完水的鉆孔進行捅孔，確保積水可以徹底排放。

5結論

南七6#煤放水巷從2014年8月20日探放水，到2015年6月，共計施工鉆孔17個，總放水量32.8萬m3，采空區下部探放水工程于2015年8月底完工，轉至南七3#煤放水巷進行放水。

該方案實施后達到了預期的效果：1) 可消除南七盤區3#煤采掘過程中上部2#煤采空積水的水害隱

患，解放了3#煤可采儲量300萬t，保證了3#煤的安全開采。2) 緩解了綜采準備隊生產銜接緊張的情況，保證了礦井安全生產的可持續發展。3) 杜兒坪礦是個開采了60年的老礦井，類似大面積采空積水壓迫可采煤的情況非常多，南七3#煤放水工程的設計實施，可為今后類似大面積采空積水的治理積累實踐經驗，類似情況下所壓迫的可采煤量可以完全釋放，延長了礦井的開采年限。

參考文獻

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Research on Water Exploration and Drainage Technology in South Seventh No.3 Coal Panel of Du’erping Coal Mine

LIU Anbao, JING Ruibo

AbstractThere are 700～800 thousands m3goaf water of No.2 coal in the south seventh panel of Du’erping coal mine. Because affected by the water disaster, under No.3 coal is unquarried. For liberateing up No.3 coal and the middle part coal as soon as possible, need to advance exploring and discharging No.2 coal goaf water. By using comprehensive exploration techniques of which select a suitable location and layer to dig special drainage tunnel, reasonably arrange drill site, design drilling, from the low pressure zone to the high pressure zone gradually explore and discharge and other, control goaf water, eliminate the hidden trouble of water disaster, ensure the normal and safe production of the coal mine and prolong the production life of the coal mine, achieve the desired effect.

Key wordsDu’erping coal mine; Goaf water; Water exploration and drainage

·技術經驗·

(E-mail)970402948@qq.com

中圖分類號：TD745+.2

文獻標識碼：B

文章編號：1672-0652(2015)12-0034-02

作者簡介：劉安保(1966—)，男，山西臨猗人，1989年畢業于山西礦業學院，高級工程師，主要從事煤礦技術管理工作(E-mail)277906310@qq.com 張書卿(1964—)，男，山西原平人，1988年畢業于山西礦業學院，工程師，主要從事煤礦技術管理工作

收稿日期：2015-10-23 2015-08-22