煤层群开采上覆采空区积水探放实践与认识

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【摘 要】通过探放18328上覆采空区积水的实践，总结出了煤层群开采上覆采空区积水探放的成功经验，为下覆6煤、5煤、4煤的开采，提供了探放水的方法和依据。

【关键词】煤层群；上覆采空区积水；探放；实践

潘二矿西四采区为B组煤层群开采，由上至下，分别逐层开采8煤、7煤、6煤、5煤、4煤。8煤与7煤层间距为12～25m；7煤与6煤层间距为10～22m；6煤与5煤层间距为11～22m；5煤与4煤层间距为5～12m；各层煤层的间距较小。目前西四采区主采8煤、7煤。由于8煤回采过程的生产用水、顶板砂岩裂隙水及灌浆水大量充填采空区，所以8煤采空区积水对下覆7煤工作面的安全掘进和回采是一个严重的威胁。

1 18327工作面探放水实践

1.1 18327工作面概况

18327工作面位于我矿西四采区，潘集背斜西部转折端北翼。工作面走向长度为1200m，倾斜长180m。煤层倾角3°～8°，平均5°，平均煤厚为3.2m。工作面回采标高为-401.8～-559.4。18327工作面上覆为18328、18228工作面采空区，层间距10～22m。18328、18228工作面间留设10m阶段煤柱。

1.2 18328工作面积水量预计

根据18328工作面东高西低、南高北低（即收作线位置高，切眼位置低）的起伏形态，确定18328下顺槽的收作线位置标高即为最大积水线标高。积水线标高为-437m。

运用回采空间法预计积水量：

公式：Q = （1）

式中：Q—采空区积水量（m3）；

K—采空区充水系数（8煤顶板为泥岩、砂质泥岩，充水系数取0.15）；

m—采厚（m）；M—积水区面积（m2）；α—煤层的倾角（°）；

计算结果：Q=0.15×3.2×181520÷cos5°= 87462m3

1.3 探放水工程布置及施工

18327下顺槽处于18328采空区下方，总长度1350米，标高-433.8～-559.4，巷道高差125.6m。掘进过程中，主要采取施工钻孔的方式探放上覆采空区积水。其探放水工程布置及施工主要叙述如下：

1.3.1 钻孔布置原则

由于8煤、7煤间层间距为10～22m，岩层具有一定的抗压能力，根据我矿采掘的实际经验，一般认为掘进巷道在支护良好的情况下，每米煤岩柱抵抗0.02Mpa水压是安全的。故10m岩柱能够抵抗0.2Mpa水压。据此，自18328采空区积水线位置开始，巷道标高每降低20m（即水压下降0.2Mpa），设计施工一组（2个钻孔）探放水钻孔，对18328采空区进行探放水。共计设计施工5组（11个）钻孔。

1.3.2 钻孔结构

开孔用φ94mm钻进11米停钻，下入10米外径为φ91mm钢管，外设闸阀、水压表，用水泥砂浆将孔壁封实牢固，经耐压实验合格后，改用φ75mm钻头继续钻进，直至钻透采空区。

1.3.3 钻孔施工及水量观测情况

按照设计巷道施工至-481标高后，施工第一组（1#、2#）孔，两孔总进尺115m，无水。

巷道施工至-513标高后，施工第二组（3#、4#）孔，两孔总进尺90m，无水。

巷道施工至-533标高后，施工第三组（5#、6#）孔，两孔均出水。5#孔终孔23m，初始水量30m3/h，初始水压0.28MPa，累计放出水量14292 m3。6#孔终孔深29.2m，初始水量12m3/h，初始水压0.26MPa，累计放出水量9702 m3。

巷道施工至-552标高后，施工第四组（7#）孔，出水。终孔31.5m，初始水量30m3/h，初始水压0.33MPa，累计放出水量24912m3。

巷道施工至-559标高后巷道到设计切眼位置。该处为巷道最低点，施工第五组孔（8#、9#、10#、11#），钻探总进尺127.1m，总放水量49952 m3（8#孔终孔深26.8m，无水；9#孔终孔深33m，初始水量20m3/h，初始水压0.28MPa，累计放出水量4584m3；10#孔终孔深32.3m，初始水量22m3/h，初始水压0.30MPa，累计放出水量32512m3；11#孔终孔深35m，初始水量36m3/h，初始水压0.33MPa，累计放出水量12856 m3）。

18327下顺槽共施工钻孔5组（11个），钻孔工程量415.8m，共放出水量98858m3。

2 18327工作面探放水认识与结论

2.1 对探放水钻孔布置方案的认识

18327工作面切眼位于矿井的西边界，工作面西端最低处无采区巷道利用打钻探放水，针对18327工作面的实际情况，可以考虑先施工4煤高（底）抽巷，利用4煤高（底）抽巷打钻探放水，联合疏放4煤之上的5～8煤的采空区积水，为各个煤层的开采提供安全保障。

2.2 18327工作面探放水工作揭示的18228、18328采空区之间存在的水力联系

根据18327下顺槽打钻探放水的实际揭示，18328采空区积水线在标高在-495。按照运用回采空间法预计积水量Q=0.15×3.2×81440÷cos5°=39240m3。但采空区实际放水量在98858 m3，实际量远大于预计量。

由于18328工作面上两个阶段18128、18228均已回采，阶段煤柱留设10m。采后由于顶板塌陷裂隙相互沟通， 18128、18228、18328之间存在水力补给关系。分析认为18327下顺槽探放水量不仅包含了18328采空区积水，同时也包含了上阶段18128、18228采空区积水。通过实践，在18327切眼施工至18228采空区20m前，施工了2个探放水钻孔探放18228采空区，钻孔终孔点位于18228采空区的最低标高，钻孔无水。证明该处积水已通过裂隙渗透至18328采空区，所以18228采空区内无水。根据以上实践的结果，证实采空区之间的水力联系很密切，为西四采区8煤层采空区的积水范围、积水量的分析提供了很好的依据，为下覆7煤回采探放水设计提供了依据。

3 结束语

西四采区是我矿的主要生产采区，由于西四采区的特殊的地质构造，造成采后工作面采空区内大量积水，近距离煤层群开采收到上覆老空水的安全威胁。18327工作面上覆老空水的成功疏放，为西四采区的开采提供了较好的防治方法。

参考文献：

[1]王大纯.水文地质学基础[M].北京；地质出版社，1990.

[2]煤矿防治水规定.北京；煤炭工业出版社，2009.

作者简介：

张庆，男，1987年3月生，山东枣庄人，2010年7月毕业于河北工程大学勘查技术与工程专业，现于淮南矿业集团潘二煤矿从事矿井防治水工作。