采空區積水預測與大角度鉆孔探放在曉明礦的應用

摘 要：曉明礦北二四層采空區內約有積水8000m3，直接影響著其下部N2709工作面的回采工作。通過在掘進過程中采用大角度鉆孔對上部采空區積水進行探放，保證了安全生產，又保證了工作面的持續。

關鍵詞：采空區積水；水量計算；大角度探放；持續性

1 概述

曉明礦井田生成在中生代早白堊紀為陸相沉積，隱蔽式煤田，斷陷型聚煤盆地。地質構造以斷層為主，均為正斷層，斷層走向以南北向為主。本井田現開采一水平，上含煤段。本段共含煤十層（1#、2#、3#、4-1#、4-2#、5#、7#、8#、9#、10#）其中4-1#、7#煤層厚度大、分布廣，為本礦主采煤層。

礦井水文地質條件簡單，煤系地層主要有三層含水層，自上向下分別是第四紀含水層、白堊系砂礫巖含水層、侏羅系砂礫巖含水層。影響到開采煤層的為白堊系砂礫巖含水層。

N2709工作面位于曉明礦北二采區七層九段，工作面貫穿曉明一號向斜，南部為北二采區七層中巷，北部為我礦與大明礦井田邊界，東部為N2710采空區，西部為F320斷層，上部為四層采空區。本工作面采用綜合機械化采煤工藝，傾斜長臂采煤法回采，工作面斜長1331m，1號切眼85m，2號切眼50m，3號切眼65m。煤層厚度1.90～2.85之間，一次采全高，工作儲量61.6萬噸。工作面沒整體呈向斜，軸部位于曉明礦與大明礦井田邊界向南650m處，走向94°，兩翼傾角不等，南部3°～18°，平均14°，北部3°～13°平均10°。見圖1

2 北二四層、409工作面采空區積水的成因及水量計算

N2409工作面位于N2709工作面上部，平均層間距在50米左右，N2409工作面于2007年1月份開始回采，到2007年9月份回采結束，根據面積比擬法測算，N2709工作面回采期間平均涌水量為0.6m3/h。出水層位為白堊系砂礫巖含水層，白堊系砂礫巖含水以靜儲量為主，為弱含水層。

N2709及N2409工作面均為傾斜長臂采煤，N2409工作面瓦斯治理采用頂板斜交鉆孔抽采技術，過向斜軸后N2409回順內平均布置40個抽放鉆場，每個鉆場需要施工4～6個（平均5個）抽放孔，每個孔平均需要施工12小時，打鉆每小時用水7～8m3。既每個抽放孔用水約84m3，每個鉆場用水約420m3，40個鉆場用水計：16800m3，全部放如N2409采空區。

N2709鄰區N2710工作面于2008年1月～10回采結束，N2710工作面回采期間已經對上部采空區積水進行了一次探放。N2709上部采空區積水量：根據N2409工作面回采期間自然涌水量、頂板斜交鉆孔用水量、鄰區N2710探放水情況統計，預計N2709上部四層采空區積水量約為8000m3，采空區巖石充水系數15%計算采空區匯水面積為5.33萬m2。

3 N2709回順探放水鉆孔的施工

為了保證N2709工作面在回采期間的安全，在掘進施工期間要把上部采空區積水排放掉，設計在掘進施工通過向斜軸后，在向斜軸的最底部施工兩個泄水鉆場對N2709上部采空區積水進行探放。見圖2、圖3。

根據以往探放水經驗分析，以前鉆機開孔角度基本都不大于30°。角度小、鉆孔施工長度大、工程量大，遇到堅硬的巖層時容易跑鉆，鉆孔施工不到采空區內使積水無法排出。通過大角度鉆孔解決了上述的缺點，但大角度開孔需要做好鉆桿防退工作。

1號泄水鉆場位于N2709過三切眼200處，該位置首先探明水壓0.60MPa，自2009年1月30日至2月3日共施工兩個探放水孔，具體參數見表1。

2號泄水鉆場位于N2709過三切眼250處，該位置水壓為0.69MPa，自2009年2月27日至3月2日共施工兩個探放水孔，具體參數見表2。

4 N2709工作面放水情況

本次放水主要以3#、4#孔為準，由于采用大角度（60°傾角）鉆孔放水，放水效果明顯，于2009年3月2日至3月18日共放水7700m3，N2709工作面上部四層采空區積水已基本放完，但采空區仍存在自然涌水現象，實測自然涌水量為2.8m3/h，N2709工作面在掘進過程中未發生出水事故。

5 工作效果

通過科學分析水壓、分析采空區積水途徑，嚴密觀察掘進工作面水情，合理的利用探放水方法，采取大角度探放水、疏干降壓、降低危險系數的方案的可行性：

（1）實踐中證明大角度探放水鉆，節省時間，節省物力。

（2）確保了安全生產接續，杜絕水患的影響而發生停工事故。

（3）確保了安全生產。實踐說明，回順掘進期間，未發生突水事故。

作者簡介：崔志國（1980-），男，遼寧省調兵山市人，2007年畢業于遼寧工程技術大學職業技術學院地質專業，現任鐵法煤業（集團）有限責任公司曉明礦工程地測大隊地質副隊長。