沿空掘巷安全探放老塘积水
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【摘要】义煤集团杨村煤矿采后老塘煤层自燃发火等级高，而矿井现行的防灭火方法单一，主要向老塘灌注水、粉煤灰浆，老塘积水量大，严重威胁下阶段特别是沿空掘巷工作面的安全施工。根据现场具体条件，因地制宜地采取一些行之有效的措施，安全、快速探放老塘积水，确保工作面安全贯通、按时接替和顺利回采，为矿井高产、高效建设奠定了坚实的基础。
【关键词】沿空掘巷；老塘积水；探放水
义马煤业集团杨村煤矿为一座设计年产170万t的大型矿井，于1975年10月投产，现矿井主要开采2-1 煤和2-3 煤，水文地质条件中等。矿井开采煤层均具自燃发火性，工作面采闭后，均向老塘灌注大量水、粉煤灰浆防灭火。老塘积水对下阶段特别是沿空掘巷工作面安全威胁很大，因此，能否快速安全探放老塘水、消除老塘水害威胁，关系到矿井正常采掘接替和高产、高效建设。
１．工作面概况
D11043工作面布置在2-3煤层中，属孤岛工作面，煤层呈单斜构造，该工作面北部为D11021、D11022、D11023工作面采空区，南部为D11061、D11062、D11063工作面采空区。西部靠近2-3煤露头线及F16断层，上覆D11041、D11042工作面采空区，工作面平均煤厚5m，直接顶为粉砂质泥岩，厚4.1～5.3m，随上分层回采跨落；老顶为细-中粒砂岩，厚约6～20m，灰色或灰青色，硅质胶结、致密坚硬；底板为0.36m厚的碳质泥岩，遇水易膨胀，含煤屑；老底为4.2m厚的碳质泥岩，灰色或黑色，致密具滑面。
D11043工作面平面布置示意图
2.工作面上邻及上覆采空区积水状况
2.1充水因素分析
D11043工作面属孤岛布置，四周采空区情况复杂，老空区积水量大，老空区积水主要是以下两部分构成：由于D11021、D11022采空后积水涌入D11023工作面造成积水，而D11041工作面采空后积水涌入D11042工作面造成积水，此积水区面积大，水压大，是巷道掘进的主要水患。
2.2 D11023工作面采空区积水情况
该工作面位于该工作面位于D11采区下部西翼，下邻D11043上巷。该工作面回采结束后，通风队向工作面采空区注水约8000。预计老空区标高+440m以下为积水区域，积水面积2.6万，积水最大高差26m，积水水压约0.26Mpa，积水量达2.1万m3。
2.3 D11042工作面采空区积水情况
该工作面位于该工作面位于D11采区下部西翼，下覆D11043工作面，距D11043下巷留5m煤柱。该工作面回采结束后，通风队向工作面采空区注水约4500。预计老空区标高+400m，以下为积水区域，积水面积1.4万，积水最大高差20m，积水水压约0.20Mpa，积水量达1.2万m3。
3.探放水方案
3.1 探放水原则
因在老空区积水下侧留小煤柱掘巷，小煤柱不能完全承载老空区积水，防治水的基本原则就是探放出老空积水，从根本上消除积水威胁后，才允许掘进作业。
3.2边探边掘
（1）工程设计：在D11043上巷掘进过程中，至D11023工作面停采线前15m时，进行第一次探放水。在掘进面上帮距顶板1.0m处，仰角+2°，与巷道前进方向呈12°夹角探孔。开孔先用Φ42mm钻杆接Φ75mm钻头，钻进5m时停止，下入Φ73mm套管5m，套管外缘用碎棉布、干海带捣实，固定牢固。套管外接直径73mm控制阀门及测压装置，孔口接密封防喷装置。然后用煤电钻接杆钻进，探至老空区，第1次有控制地放水。
（2）巷道掘进至距老空区2m时，进行第2次探放水。第2次探放水布置2个钻孔，一钻孔垂直巷道中心线，直接探入老空区至少2m时，另一探孔与巷道中心线夹角15°，直到探入老空内。自第2次探放水开始，探孔均用Φ42mm钻杆接Φ75mm钻头，开孔3m后，用Φ73mm套管打入钻孔内，外缘用碎棉布、干海带捣实加固，套管外接Φ73mm控制阀门及测压装置，钻头，孔口接密封防喷装置控制放水。
（3）当放水处老空水压降到0.03 Mpa以下，流量小于5m3/h时，方可继续掘进。掘进10m或顶板标高下降1m时，以同样方法进行下一次探放水。
（4）D11043下巷探放水同上巷基本相同，但钻孔方位及角度根据实际情况定。
4.探放水施工
4.1套管承压强度
探放水套管下好后，先测试套管承压强度。集中探放水时，套管承压强度达到0.6Mpa时，套管外周不渗水，套管稳固后，才能探水与积水区探透，保证套管足以承载老空水压。掘进探放水时，套管承压达到0.3Mpa时，才可放水，否则继续加固套管，直到达到承压标准。
4.2控制放水
控制阀门必须灵活可靠，能够有效控制水流量。一旦放出水量超出设备排水能力或排水设备出现故障，能够随时减少放水量或关闭阀门停止放水，避免出现淹巷或淹设备事故。
4.3 完善排水设施
在集中探放水（即环形水仓）处敷设2趟Φ200mm排水管路，安设2台功率30KW水泵；掘进时，敷设2趟Φ130mm排水管路，每个探放水处安设2台功率30KW水泵，掘一长5m，宽4.2m，深2.5m的水泵窝，排水管路、排水泵的排放能力，必须大于最大可控制放水量。
4.4安全施工
探放水处的支护应牢固可靠，退路畅通，保证探放水时的安全。掘进过程中，除按设计方案探放水外，一旦发现顶板淋水、煤柱煤壁渗水、前方煤壁潮湿等透水预兆时，立即停止掘进，进行探放水，直到探放水处的水压、涌水量符合安全要求。
5.效果分析
（1）经过3个月的边探边掘及集中探放，使得D11043工作面掘进过程中未出现淹巷、淹设备事故。从各个探放水点的统计，实际累计排放老空水量在3万m3以上。当D11043工作面构成时，从各个探放水处探孔水流量观测，总涌水量8m3/h，基本不影响其开采作业。
（2）杨村煤矿矿井涌水的主要来源就是老空区积水，老空区积水直接制约安全生产，尤其是在高压老空积水下侧留小煤柱并且上覆老空区积水开采时，如何防治水，、消除水害威胁，成为防治水工作重点和技术难点。继D11043探放水技术应用成功后，为探放老空区积水提供了多种技术手段，提高了掘进巷道防治水技术，消除了回采工作面水害隐患。 [科]
【参考文献】
［１］王永红，沈文.中国煤矿水害预防及治理[M].北京：煤炭工业出版社，1996.
［２］武强，李周尧.矿井水灾防治(A类)[M].徐州：中国矿业大学出版，2002.