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老空区探放水技术在板石煤矿的研究与实际应用

来源:《中国科技纵横》 编辑:李在春 时间:2018-08-25

摘 要:本文通过板石煤矿采空区积水量进行估算,对11910工作面老空水成水原因及12010工作面的影响进行了分析,提出了老空区探放水技术方案;从而排放出了老空水,解决了对回采、掘进工作面的水害威胁,保证了施工安全和工程进度。

关键词:老空积水;探放水;积水量计算

中图分类号:TD175 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2018)10-0161-01

1 工程概况

1.1 积水区简介及积水量计算

12018工作面回采及12020工作面掘进涉及到两个采空区(11910、119b06)的两处积水空区。

11910工作面于2011年10月中旬开采,至2012年7月中旬采毕,采空区平均采高1.73m。该采空区的积水空区最低点在开切眼下出口处,在回采21902工作面时,于2012年4月11日进行过探放,历时29天,探放出积水8000m3。距上次探放水已过2年半时间,该积水空区又重新集聚少量积水。

119b06工作面于2013年6月下旬开采,至2013年10月上旬采毕,采空区平均采高1.50m,该采空区最低点在开切眼下出口处,形成积水空区。如图1所示。

(1)11910积水空区最低积水点标高-566.76m,最高积水线标高-563.00m,水頭高度为3.76m,积水空区走向长度55m,积水面积3281m2,积水量1538m3。(2)119b06积水空区最低积水点标高-549.09m,最高积水线标高-540.00m,水头高度为9.09m,积水空区走向长度215m,积水面积11403m2,积水量7216m3。

1.2 探放水目的

11910采空积水区,其下部是准备开采的12018工作面;119b06采空积水区,其下部是准备开采的12020工作面。其层间距小于导水裂缝带高度。《煤矿防治水规定》附录三第五条第3款要求如下:在水淹区下或老窑积水区下的煤层中进行回采时,防隔水煤(岩)柱的尺寸,不得小于导水裂缝带最大高度与保护带高度之和。12018工作面回采后裂缝带高度是37.57m。防水安全煤岩柱保护带高度11.40m。

综上分析,导水裂缝带最大高度与保护带高度之和为48.97m,该区域19、19b号煤层与20号煤层的层间距分别为10m、8m。所以11910、119b06采空区积水对于12018、12020的正常开采存在水害隐患威胁,必须探放。

1.3 钻场位置、环境及工程地质条件

11910、119b06采空区积水各有一处,所以,探放水钻场分两处设置。

第Ⅰ钻场在12018开切眼下出口里邦2m处,探放11910积水空区。第Ⅱ钻场在12018开切眼上出口外退17m处,探放119b06积水空区。

以上两处钻场均利用掘送完毕的巷道布置钻场。各钻场位置处20号煤层与19号、19b煤层层间距分别为10m、8m。钻场巷道顶板距空区底板间岩柱分别为8m、6m。所钻主要岩石为:泥质粉砂岩、细砂岩、泥岩等,岩层倾角4°-7°,各岩层均为平行岩层。

2 方案设计

钻场确定后,按设计方位、设计倾角,向11910、119b06采空区单孔或扇形布钻,钻孔过20号煤层顶板进入11910、119b06采空积水区。钻孔出水后向临时水仓排放。临时水仓内设水泵,通过排水管路,将水自临时水仓通过回风顺槽(或运输顺槽)、(经)20层回风巷、(经)-575回风大巷,排至-585水仓。

3 钻场、钻孔及临时水仓

钻场:第Ⅰ钻场在12018开切眼下出口里邦2m处。第Ⅱ钻场在12018开切眼上出口外退17m处。

钻孔:每个钻场各设计探放水钻孔2个,根据实际施工情况,钻孔布置可适当调整或增减。

临时水仓:临时水仓布置在各钻场附近适当处,容积15m3。

4 施工工艺

4.1 钻场施工

(1)钻场必须支护完好,无空顶、无悬矸、无离合顶,底板平整。施工点里外各5m范围内无杂物,无浮矸。(2)钻机安装必须平稳牢固,安好钻机接电时,要严格执行停送电制度。钻探材料要摆放整齐。钻机安好后,调试钻机使其正常运转。(3)钻孔测放由技术人员按设计测放钻孔方位及倾角,施工时必须严格按技术人员测放的钻孔参数施工。

4.2 钻孔施工

(1)用¢108mm钻头钻进10.5m,用¢159mm钻头扩孔至10m,下入¢127mm止水套管。(2)将止水套管插入孔内后,在孔口用水玻璃和水泥将止水套管固定并封死,在管的上方另留一个小管,而后用泥浆泵从止水套管内向止水套管四周压入水泥浆,开始从小管跑出空气和水,待跑出浓水泥浆时将小管封死,继续向孔内压入水泥浆,至管外返浆为止,关闭止水套管上的闸阀,待水泥浆凝固。(3)待固管水泥凝固48小时后,用钻头扫孔至套管顶头以上0.5m,用注浆泵向孔内压水,做耐压试验,待压力达到0.3Mpa时,调整泵量,保持压力5min,若止水套管无松动、管外无返水,则止水套管固管成功。若止水套管松动或管外返水,则应继续注浆,扫孔后重新固管,直至固管成功。(4)固管成功后用钻头无芯钻进,打到设计孔深。(5)终孔后采取防喷反压措施,安全抽出钻具,将准备工作做好后,即可放水。

5 排放水

(1)钻孔单孔出水量:第Ⅰ钻场123.88m3/h;第Ⅱ钻场185.38m3/h。(2)排放水需用时间:按矿现有设备实际情况,钻孔出水量需加以控制。两处排水地点每小时均按20m3全天排放:以上两个积水空区总积水量为8554m3,总计需要排放17.79天。但是,空区水在正常排放完毕后,空区积水不会马上断流,仍会有少量积水涌出,且会持续一段时间,需做好后期的排水工作。

6 探放水结论

12018工作面回采及12020工作面掘进涉及到两个采空区(11910、119b06)的两处积水空区,于2014年11月开始探放,2015年4月结束,历时138天,共计2钻,工程量149m,累计探放水7584m3。经联合验收,确定空区积水已经基本排放完毕(不排除由于所探放区域小褶曲发育,巷道底板凹凸不平,易导致局部有小坑洼积水,放不出来现象),解决了12018工作面回采及12020工作面掘进的水害威胁。

7 结语

为了验证以上探放水的效果,2015年8月在12020开切眼(即119b06工作面空区下方)进行了第二次施工探放,结果没有空区积水被放出。实践证明了以上探放水的设计、施工、方法,完全可以满足采空区探放水工作的需要,防止了煤矿水害事故的发生,确保了煤矿安全生产的有序进行。

参考文献

[1]朱现民,刘聚友.煤矿采空区积水探放技术与方法[J].煤炭技术,2009,(11):87-89.

[2]柴登榜.矿井地质工作手册(下册)[M].北京:煤炭工业出版社,1981.

[3]国家安全生产监督管理总局.《煤矿防治水规定》[M].北京:煤炭工业出版社,2009.

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