金鳳煤礦探放011804采空區積水工程實踐與思考

李哲

摘 要：通過對金鳳煤礦011804工作面采空區老空積水的測算，劃出積水線的位置，利用巷道標高計算出每次探放老空水的水量，有效的預防了老空透水事故的發生，解決了老空水水害影響生產的問題，保證了煤礦正常安全生產接續，同時，通過對探放老空水取得的經驗進行總結，提出利用坑道鉆機施工鉆眼與合理的方案設計相結合，可作為煤礦探放水工作的重要手段。

關鍵詞：老空積水；探放水；思考

神華寧煤集團金鳳煤礦屬于水文地質中等偏復雜型礦井，隨著礦井向深部開采，采空區面積不斷增大，礦井含水層的原始狀態也發生了變化，如何安全、有效的探放老空積水是礦井防治水的一項重要內容。金鳳煤礦011806工作面在掘進過程中通過采用“探、放、排”三結合的方法進行了探放水設計及施工，成功排放了一個177843.07m3的積水區，有效預防了采空區老空透水事故的發生，確保了巷道安全掘進。

1 工作面概況

1.1 011804采空區存水情況 011806回風巷掘進工作面位于金鳳煤礦一采區，西與011804工作面留設25m保護煤柱，011804回采工作面已于2014年9月30日回采完畢，該采空區內積存有大量積水，根據計算011806回風巷上覆011804采空區水積水面積94874.75m2，積水量約為：177843.07m3，水頭高度55.17m，且老空水具有承壓性，積水的壓強P=0.55MPa。

011804采空區積水水源主要是回采工作面生產用水、頂底板砂巖水，整個采空區為一個密閉的空間，無其他排水通道，在回采過程中，頂板砂巖水已基本疏干，預計有較小的淋滴水，采空區補給主要為地面裂隙水導入，季節性較強。

1.2 011806工作面地質概況 011806工作面開采煤層為侏羅系中統延安組煤層，煤厚3.3m～4.2m，平均厚度3.75m，局部含夾矸，煤層傾角16°～ 26°，直接頂為粉砂巖，厚2.32m，深灰色，較堅硬，含植物葉化石及星點狀云母，底部見波狀細砂巖薄層，與下伏地層過度接觸；老頂為中砂巖，厚5.44m，灰白色，炭質紋層顯示緩波狀交錯層理，含白云母碎片；直接底為粉砂巖，厚2.68m ，深灰色，水平層理，較堅硬，成分以石英、長石為主，含暗色礦物及植物根化石。

2 探放水方案設計

2.1 011804工作面采空區積水計算 011804機巷掘進過程中從切眼后退800m～822m段巷道下幫出現淋水現象，該地段煤層最低標高約為1257m，因此，011804工作面采空區上部積水線采用+1257m等高線，下部積水線為011804機巷，采空區南部積水線為011804工作面切眼，積水面積94874.75㎡。（見圖1）

具體積水量計算如下：積水范圍上為+1257m底板等高線，下為011804機巷下幫，左為切眼下口至向上146m段，積水范圍內平均煤厚3.50m，傾角21°，平面積94874.75㎡。

積水計算公式：Q采=KMF/cosα（m3）

式中Q采——采空區積水量；K——采空區的充水系數，取值0.25～0.5；M——采空區的平均采高或煤厚（m）；F——采空積水區的水平投影面積（㎡）α——煤層傾角（°）

采空區充水系數K本式中取值0.5，將上述參數代入公式得Q采=177843.07m3。

2.2 水頭高度及水頭壓力的確定 011804采空區積水上界限為+1257等高線，011804機巷最低點地板標高為1201.883m，水頭高度為55.17m。老空積水具有承壓性。

采用公式：P=ρ×g×h計算

P——水頭壓力（ kg f/cm2） ρ——為水的密度（kg/m3）

g——9.8 （N/kg）

h——（該深度為工作面最高水位與放水點標高之差）

（1kgf/cm2=98066.5pa）

得 P=0.55Mpa

2.3 探放水鉆孔布置方式

2.3.1 超前距的確定。根據水頭壓力和《井下探放水技術規范》（1996）的規定：超前距離最小距離不小于20，故a=20m。

2.3.2 鉆孔布置方式。探放水鉆孔按采空積水區方向半扇形布置，使011806回風巷西側需要保護范圍內的煤層空間有鉆孔控制。

2.4 勞動組織 抽排：安排人員24h在抽水地點抽排，并保持與井口調度部門的聯系。

探放：早班作業，每班作業迎頭安排探水人員3人，跟班技術員1人八小時工作制。

組織指揮：成立以礦總工程師為組長的探放水工作組，負責組織協調探放水工作的全面展開。

2.5 方案實施及水患排除效果 在掘進011806工作面回風巷時，每隔80米施工一個探放水鉆場，共布置鉆場5個，施工鉆孔9個，工程量437.4m。

1號鉆場： F1806-1放水孔，方位212°，傾角+7°，無水；

2號鉆場： F1806-2放水孔，方位245°，傾角+7°，涌水量80m3/h。F1806-3放水孔，方位225°，傾角+10°，涌水量80m3/h。

3號鉆場： F1806-4放水孔，方位230°，傾角+12°，涌水量70m3/h。

4號鉆場： F1806-6放水孔，方位230°，傾角+11.5°，涌水量40m3/h。F1806-7放水孔，方位215°，傾角+12.5°，涌水量30m3/h。

5號鉆場： F1806-8放水孔，方位215°，傾角+12.5°，涌水量30m3/h。F1806-9放水孔，放水孔，方位215°，傾角+12.5°，涌水量30m3/h。

截止2015年1月22日共計排放時間1248h，共計排放積水141000m3，平均每天排放積水量2711m3/d。

3 結語

本次探放水在上級部門要求的期限內順利完工，及時有效的排除了水患，避免了一場可能發生的井下重大水害事故，通過此次探放水的實踐，筆者認為，在摸清采空區積水區域的情況下，詳細制定探放水方案和安全技術措施，利用坑道鉆機施工鉆孔，并根據實施過程中現場情況的變化，及時補充調查資料，調整方案，才能確保探放水的圓滿成功。