江苏徐矿集团庞庄煤矿芦家窑项目部综掘二区
摘要：煤矿老空区积水的存在直接威胁着煤矿的安全生产，如何安全快速的对老空区积水进行探放是煤矿防治水方面一项重要的工作。在实际工作中严格按照煤矿探放水原则的要求，按照探放水设计的技术要求去操作，认真落实安全技术措施，确保探放水工作的安全进行。以芦家窑煤矿4－1煤层二盘区8412工作面探放老空区积水为工作背景，采用在巷道最低点下双套管放水技术，实现安全快速探放老空积水；解决了矿井接续困难的问题，对类似条件的工作面探放老空区水具有借鉴意义。
关键词：采空区；安全快速；双套管；探放水
一、工作面简介及水害分析
1、8412工作面简介
该工作面位于矿井4－1煤层二盘区， 工作面走向长703m，倾向长 120 m，煤层厚5.19~8.45米，平均7.37米，煤层倾角2~5°，平均3°。
2、水害危险性分析
8412 工作面东侧紧邻8416面等采空区，经探测的积水线计算得出8416面等采空区积水面积 7500 m2，积水量最大为 30000 m3，最大静水压力达到 0．07 MPa。8412 工作面位于该积水区的下方， 在工作面开采时受到该采空区大量老空水的威胁，根据矿井地质质料及水文地质图显示该工作面无其他水源威胁。
二、安全快速探放老空区水的组织施工
通过对以上充水因素探放老空水难点的分析，决定在 8412轨道巷实施先探后在巷道最低点下两根套管集中放老空区积水；
（1）探放水孔位置确定
根据8412轨道巷8# 导线点前10处施工的探放水孔，根据积水线估算出8416工作面采空区最大积水量 30000 m3，积水体静水压达到 0．0 7MPa。8412轨道巷由于跟煤层底板掘进，由临近巷道的标高和煤层等高线图得出8# 导线点前90处为巷道最低点，选择 8412 轨道巷 8#导线点点前 90 m 处为探放水孔位置，提前做好水仓，安装两台潜水泵，一用一备。
探放水安全距离的确定。 根据《煤矿防治水规定》附录。
防水安全煤柱公式：L＝0.5KM 
式中
L———煤柱留设宽度（m）；
K———安全系数，取 5；
M———巷道高度或采高，取 3.5 m；
P———水头压力（MPa），水头压力 0.07 MPa；
Kp———煤的抗张强度（MPa），取 0.1 kgf／cm2。
L＝0.5KM 
＝0.5×5×3.5×1.449＝12.68 m＜20 m
所以8412轨道巷与8416采空区留20米的煤柱能够确保安全。
（2）钻孔结构及套管下设
根据8412轨道巷与8416采空区积水区的关系，采空区积水最高上限为970 m，钻孔施工位置标高963 m，因此探放水钻孔孔口最大水压为 0． 07 MPa。
①下设止水套管深度
根据《煤矿防治水规定》第九十八条第一款，水压小于 1 kgf／cm2 时，止水套管的长度为 3 m，因此，设计套管管内径 83 mm、壁厚 6 mm 的钢管 3 m，下设钻孔前以 准83 mm 钻头开孔，施工 3 m 后下设套管。 在套管头部接水压表和流量表，以便于测定水压和流量。
②钻孔结构
下入套管并试压（大于 0.6MPa，稳压 30 min 以上）合格后用准43 mm 的钻头钻至终孔。
③套管固结
由于此次放水为一次性放水，套管放入钻孔前，在套管壁缠绕海带，外口打锚杆固定，孔口无需注浆，待固结后做耐压试验，耐压试验压力应大于设计水压的 1.5倍（0.6 MPa 以上），稳定时间在 30min 以上，周围无异常为耐压试验合格，否则重新固结，直至合格方可继续钻进。
④ 孔口管下设完毕并经试压合格后要安装好控水闸阀，以便出水时能及时关闭阀门，控制出水。钻孔出水后要验证出水量， 终孔要经总工程师批准方可结束。
⑤最大单孔出水量的预计
根据单孔出水量估算公式：q＝cw 
式中
c———流量系数，一般取 0.6 ～ 0.62；
w———钻孔的断面积，m2；
g———重力加速度，取 10 m／s2；
h———钻孔出口处的水头高度，7m。
计算最大出水量 qmax＝ 0.62×3.14×（0.043／
2）2 
＝0.01064 m3／s＝38.33 m3／h。
4、老空区有害气体检测
在探放水施工过程中必须对钻孔瓦斯情况进行监测，确保施工地点瓦斯不超限；瓦斯如果出现异常需及时采取措施等瓦斯正常后再继续进行探放水工作。
5、疏排水及避灾路线
（1）疏排水路线：施工地点 →8412 轨道巷→8416轨道巷 →二盘区集中轨道巷→中央泵房→地面污水处理厂。
（2）水灾避灾路线 ：施工地点 →8412轨道巷→8416皮带巷→二盘区集中回风巷（移动救生舱）→1010回风大巷→猴车机道→地面
三、探放水方案的比较
1、在巷道最低点下双套管放水技术，比之前的单套管分区段探放水更能快速探放老空区水；在确保安全的前提下加快巷道掘进进度。
2、以前探放水过程中采用 准75mm 套管，现采用准83mm 套管，增加了放水量，加快了放水速度。
四、结论
1、采用缠绕海带加固技术，能够有效起到防渗漏作用，解决了破碎煤层中放水技术难题。
2、采用孔口管控水装置，能够保证探放水安全，有效控制出水量，避免因水压、流量过大，造成突水事故。
3、采用双套管放水技术，能够加快放水速度，提高放水效率。
4、通过利用新技术、新方法，采取一系列切实可行的措施，确保了快速安全探放水，为以后煤矿快速探放水工作顺利进行奠定了基础，为保证高效、稳产的生产局面做出了贡献。
5、采取此种探放水措施，技术得当可靠，既保证了放水施工安全，又加快了放水速度，原计划孔口出水量为 38 m3／h， 实际双孔出水量可达 76 m3／h，加快了放水进度，实现了安全放水，确保了 8412工作面的安全开采和矿井的正常接续。
论文作者:孙克龙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/17
标签：套管论文; 积水论文; 工作面论文; 采空区论文; 钻孔论文; 水压论文; 煤层论文; 《基层建设》2018年第28期论文;