新安煤业深部软岩巷道上覆 1 煤老空区积水探查与防治水技术

闫先龙

平凉新安煤业有限责任公司 甘肃 平凉 744201

【摘  要】论文以新安煤业防治水工程建设实践为例,简述了新安煤业防治水工程建设方案及实施效果，通过防治水工程建设,查明了老空区积水范围并进行治理，消除了矿井老空区积水的威胁,保证矿井安全生产。

关键词:软岩巷道；探放水；老空区

1 矿井基本概况

新安煤业有限责任公司核定生产能力1.2Mt/a，矿井涌水量33m3/h，特别需要注意的是，煤系地层存在大范围泥岩，遇水易膨胀泥化，属深部软岩矿井，巷道变形速度快，地质条件复杂。目前，1煤回采已基本结束，3205工作面为3煤首采工作面，地面为山地，无建筑，该工作面位于近水平采区南翼，西为设计3203工作面，东为设计3207工作面，上部50m为1205及1203工作面采空区，水文地质类型划分为中等。为消除上覆1煤老空水对采掘活动的威胁，老空积水的探查与防治水技术尤为关键。

井下钻孔放水是矿区水文地质工作中应用最多的方法。鉴于此，我矿开展了钻孔放水试验，提出了矿井防治水的技术措施，为矿井3煤的安全开采提供依据和保障。

2 防治水技术路线

2.1 超前探测

根据前期积水速度经验数据及1201工作面物探成果，在1205工作面探放水基础上，确定1煤积水线，积水标高+440m。3煤井巷工程在进入积水线前开展井下超前探测，按照物探先行、钻探验证的原则，井下布置瞬变电磁等物探和探放钻孔，探查上方1煤老空水赋存状况并进行疏放。

2.2 设计原则

根据《煤矿防治水细则》第四十三条（四）煤层内，原则上禁止探放水压高于1MPa的充水断层水、含水层水及陷落柱水等。如确实需要的，可以先构筑防水闸墙，并在闸墙外向内探放水。随着3205工作面两道向前掘进，以不大于1MPa水压值在工作面两道布置钻场进行探放水作业（两道分别布置）。

2.3 监测监控

（1）物探数据监测

巷道从开始施工，每掘进至设计钻场位置时进行一次物探，并对数据进行分析，形成物探报告。

2. 井下探放钻孔

在井下施工针对性强的探放水孔，并进行观测水量及水压变化、取样化验。

（3）井巷涌水量监测

建立巷道涌水量观测记录台账，对巷道涌水量情况进行记录并分析。

探放水钻孔水文监测对上方老空水水压、水质及钻孔水量变化情况进行分析监测，对老空水进行疏放，确保水压值不大于1MPa，生产单位方可施工。

3 防治水工程与施工技术

3.1 物探技术应用

探测过程采用瞬变电磁法进行超前探测上方老空区富含水情况，圈定富水异常区，钻探验证，两次异常区验证均有积水，进一步摸清了深部软岩巷道上覆1煤老空区积水的特征。

3.2 软岩钻孔施工

《煤矿防治水细则》第四十六条：在预计水压大于0.1MPa的地点探水时，预先固结套管，并安装闸阀。止水套管应当进行耐压试验，耐压值不得小于预计静水压值的1.5倍，并持续30min。

本次疏放上覆1煤采空区积水，竖向水柱高度最小50m，即0.50MPa，每个钻孔均应固结套管（不少于10m），并安装闸阀及压力表；耐压值不得小于1.5MPa，持续30min，钻孔周围无渗水现象，表示套管封闭成功。

本次作业止水套管段（10m）采用Φ133mm钻头，止水套管采用Φ108mm无缝钢管，套管外端连接高压闸阀及压力表，止水套管周围注入水泥浆固管。为确保软岩段止水套管固结牢固，顶板不出现淋水，施工采取快速下入套管反复注浆技术，多次反复进行注浆加固封堵。封堵凝固后，用Φ75mm钻头扫孔至15m，向套管内注水进行耐压试验，水压不得小于1.5MPa，持续30min，钻孔采用Φ50mm钻杆，配套Φ75mm钻头，钻孔结构如表1。

表1 钻孔结构一览表

每个钻场施工三个钻孔（见图1），钻孔斜向上呈扇形布置，钻进至采空区后终孔。

图1 3205材料道钻孔设计图

3.3 井下现场钻探

在3205材料道按照3205工作面探放水设计组织施工，严格落实探查措施和要求，并在现场落实好挂牌管理。

1. 第一次探放水，根据划定的“三线”位置，3205材料道在1070m处施工钻机硐室，在钻进59m时放水钻孔开始出水，放水约60m³，放水结束。

2. 第二次探放水，3205材料道第二次探放水在1255m处施工C2钻场及水仓等硐室，终孔67m，水量逐步减少，涌水量约8m³/h，关阀后稳定压力表数值0.5MPa；结合设计等资料分析：1煤与3煤竖向间距50m，说明上部采空区没有赋含大量老空水，仅存在少量积水，以静储量形式存在于1煤工作面回采后由于应力释放形成底板变形破裂带中。

4 工程效果及展望

工程主要分2期进行，前期主要以掘进期间按设计进行疏放为主施工，后期结合物探及前期钻探情况对异常区域全部进行钻探验证，并在超前工作面每隔一定距离进行超前钻探验证并进行提前疏放水，确保工作面能够安全回采。在前期的施工中，第二次探放水涌水量从开始的35m³/h到17m³/h，逐步减小到5m³/h，上覆1煤老空区积水范围和特征得到了进一步明确，软岩巷道探放水中的问题得到解决，探放水工程能够顺利施工并达到预期效果。

5 结语

（1）软岩巷道防治水的施工关键是，巷道变形造成老空区积水隔断，水体联系性差，不能寄希望在最低点一次探放水工程把老空积水疏放彻底。

（2）疏放水钻孔变形快，钻孔岩体遇水沙化、泥化堵塞钻孔，阻断老空区积水疏放，采取钻场钻机反复多次进行疏通，确保钻孔安全高效疏放水。

（3）软岩巷道全锚索支护，支护锚索对钻进方向的影响较大，在钻场支护上要缩短锚索支护长度并配合架棚，解决好钻头钻进时触碰锚索现象。

（4）软岩巷道顶底板变形大、变形快，岩体裂隙多，在探放水、排水过程中，淋水、渗水现象严重，提前采取措施对顶底板进行注浆加固方式堵漏。

（5）采用物探与钻探相结合、超前探测与综合治理相结合的“两位一体”防治水安全施工技术，有效解决了软岩巷道条件下防治水施工的安全技术难题。

对软岩巷道探放水的认识和工程治理经历了一个曲折的过程，前期工程进展较慢，今后要充分考虑采掘衔接规划、水文地质隐蔽致灾因素，制定详细的综合防治水规划，持续推进好探放水工程施工和技术研究。

参考文献：

［1］马新平. 高压富水条件下软岩巷道超前探查与防治水技术［B］. 煤炭技术,2017.09.048：131-133.

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［3］钟亚平. 开滦煤矿防治水综合技术研究［M］. 北京:煤炭工业出版 社,2001.