探放大層間距上覆采空區(qū)積水技術(shù)研究及應(yīng)用

張志杰??

摘要：地測防治水是煤礦安全生產(chǎn)的一項(xiàng)重要工作。隨著礦井開采深度的增加，上覆采空區(qū)積水對采掘工作面安全生產(chǎn)的影響越來越突出。由于上部采空區(qū)積水的賦存狀況多變，采空區(qū)范圍不清、層間距不一、積水量不清，給探放水工作帶來許多不確定的因素。

關(guān)鍵詞：煤礦；安全生產(chǎn)；上覆采空區(qū)；探放水；研究應(yīng)用

一、礦井基本情況

山西汾西瑞泰井礦正珠煤業(yè)有限公司位于左權(quán)縣境內(nèi)中南部，井田面積為5.182Km2，核定生產(chǎn)能力為90萬t/a。井田可采煤層為2#、3#、4#、8#、11#、15#，其中2#、3#、4#屬于山西組煤層、8#、11#、15#屬于太原組煤層。井田劃分為兩個水平進(jìn)行開采，即+1073m水平（一水平）和+1012m水平（二水平），+1073m水平開采中煤組8、11號煤層；+1012m水平開采下煤組15號煤層。2#、3#、4#、8#煤層已基本采空，現(xiàn)主要開采15#煤層，平均厚度5.6m。

二、11502工作面探放水實(shí)踐

（一）工作面概況

11502工作面位于井田西南部，東側(cè)為11501采空區(qū)，西側(cè)為15#煤層實(shí)煤區(qū)，南側(cè)為井田技術(shù)邊界，與原永興煤業(yè)公司相鄰，北側(cè)為一采區(qū)回風(fēng)下山。

經(jīng)實(shí)地調(diào)查并結(jié)合現(xiàn)有地質(zhì)資料分析，11502工作面上部存在8#煤層采空積水區(qū)。該采空區(qū)積水區(qū)域平面投影位置位于11502工作面內(nèi)部中段。8#煤采空區(qū)與11502運(yùn)輸巷最短間距約為85m，15#煤層導(dǎo)水裂隙最大高度為60.48m，在上覆巖層無構(gòu)造變化的情況下，不會造成11502工作面水情變化。該積水區(qū)下部11502運(yùn)輸巷揭露一小型陷落柱X1511。避免上覆采空區(qū)積水通過陷落柱導(dǎo)入工作面造成水害事故，決定對11502工作面上部8#煤采空區(qū)積水進(jìn)行徹底疏放。

（二）8#煤采空區(qū)積水分析

①積水面積：0.79萬m2

②積 水 量：0.32萬m3

③積水標(biāo)高：1071m

④積水面與11502工作面頂板高差：104m

⑤最大承壓：1.04Mpa

⑥充水水源：0802采空區(qū)頂板砂巖裂隙水

⑦水力聯(lián)系：采空區(qū)主要充水來源水位上覆砂巖裂隙水

根據(jù)調(diào)查原煤礦結(jié)合本礦地質(zhì)資料分析，8#采空區(qū)積水經(jīng)相鄰礦井一泄水巷排至一臨時水倉（標(biāo)高1053.92m），經(jīng)兩個放水鉆孔排至上煤組水倉（標(biāo)高1048.7），最后排至地面。由于客觀條件限制，該采空區(qū)積水無法徹底疏放。以上所預(yù)計(jì)的積水量為積聚于低凹處的靜儲量。

（三）探放水工程布置及施工

鉆探位置定為11502運(yùn)輸巷導(dǎo)線點(diǎn)Y11點(diǎn)前10m處。

鉆機(jī)采用ZYJ1000/135架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。

累計(jì)施工3個鉆孔，其中1#、2#鉆孔為放水孔，3#鉆孔為驗(yàn)證孔。鉆孔結(jié)構(gòu)均為自開孔向里10m段鉆孔直徑為108mm，安設(shè)長度為10m的孔口管，管口安裝法蘭盤和閘閥；10m至終孔段鉆孔直徑為73mm。

1#鉆孔施工方位為N78°、傾角+57°、鉆孔深度115m，

2#鉆孔施工方位為N90°、傾角+53°、鉆孔深度137m，

3#鉆孔施工方位為N108°、傾角+55°、鉆孔深度130m，

合計(jì)382m。

（四）放水情況說明

1#鉆孔鉆至85m時出水，出水量約為1m3/h；

2#鉆孔鉆至129m時出水，出水量約為20m3/h；

3#鉆孔鉆至85m時出水，出水量約為1m3/h。

3#驗(yàn)證孔鉆至119m時進(jìn)入采空區(qū)，出水量無變化。三個鉆孔累計(jì)放水4000m3以上，采空積水疏放完畢。1號孔和2號有少量出水，水量約0.5 m3/h；3號孔涌水量約為1.5m3/h，主要為8#煤層頂板砂巖裂隙水補(bǔ)給，靜儲量積水完全放空。

三、11502工作面探放水技術(shù)研究

在1#鉆孔施工完畢后，鉆孔終孔位置疑似到陷落柱內(nèi)，沒有達(dá)到預(yù)期效果。

為了科學(xué)精準(zhǔn)確定2#、3#施工方案，采用了鉆孔測井分析儀對1#鉆孔進(jìn)行測井實(shí)驗(yàn)。鉆孔測井分析儀通過視頻采集、測井技術(shù)、孔斜測量的集成、快速采集，在可視化條件下一次獲取自然伽馬、視頻、孔斜（方位、傾斜角）及孔深等精確數(shù)據(jù)；該儀器可獲取實(shí)時鉆孔視頻，進(jìn)而與GR同步分析，繪制軌跡剖面、軌跡平面圖，并在此基礎(chǔ)上測繪地質(zhì)剖面圖，分析計(jì)算分層巖性、厚度、巖層軟硬程度、巖石裂隙、裂隙、出水點(diǎn)、頂板離層情況等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

通過測井，1#鉆孔水平方向最大偏差40m，豎直方向最大偏差10m，鉆孔傾角最大偏差2°，掌握對施工探放上覆8#煤采空區(qū)鉆孔的偏差范圍，對2#、3#鉆孔施工提供了技術(shù)支持和保障，均達(dá)到預(yù)期效果。

四、結(jié)語

隨著礦井的深入開采，上覆煤層采空區(qū)積水、同層采空區(qū)積水對礦井的威脅越來越大，做好采空區(qū)積水探放水工作，是保證礦井安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。通過鉆孔測井分析，查明鉆孔層位等多種信息，給探放水鉆孔的施工增加了準(zhǔn)確率，有效降低礦井鉆探成本。建議在今后的探放水過程中采用“物探先行、鉆探驗(yàn)證、測井保障、化探跟進(jìn)”的工作流程。

參考文獻(xiàn)：

[1]高登云，喬大良.高效泄放上覆采空區(qū)積水技術(shù)應(yīng)用與研究[J].陜西煤炭，2012，31（05）：3637+43.

[2]楊虎雄，田取珍，王旭杰，張小強(qiáng)，馮軍發(fā).采空區(qū)積水對下組煤開采影響分析[J].煤礦安全，2013，44（06）：196197+201.

[3]郝鵬程，王洋，文世亮.回采工作面上覆煤層采空區(qū)積水的防治研究[J].山東煤炭科技，2016，（06）：147149+156.

作者簡介：張志杰（1988），男，河北省石家莊市井陘礦區(qū)人，助理工程師，現(xiàn)為冀中能源井陘礦業(yè)集團(tuán)正珠煤業(yè)有限公司地測科防治水主管技術(shù)員。