淺析探放老空水的研究及應(yīng)用

楊慧鵬

(鄭州煤電股份有限公司告成煤礦，河南 登封 452470)

0 引言

從當前煤礦防治水工作來看，老空水問題仍舊存在，形成老空水的原因也相對較多。不僅包含有采空區(qū)積水、巷道內(nèi)部的積水，也有附近閉坑礦井內(nèi)積存的大量廢水，在煤礦井下施工的過程中，需要采取針對性的措施進行老空水的探放，但是從當前老空水探放情況來看，在很多方面仍舊有著一定的技術(shù)難點。因此，對探放老空水的研究及應(yīng)用進行分析有著較為重要的意義。

1 探放老空水技術(shù)難點

1)在探放老空水時，部分圍巖或者煤層的堅固系數(shù)相對較小，特別是在較長時間的老空水浸泡、滲透作用下，整體的強度相對偏低，抗?jié)B漏能力也明顯偏弱。這增加了探放老空水的難度。在進行具體的探放時，應(yīng)當注重科學設(shè)計鉆孔，保證探放水的安全。

2)在探放老空水時，部分情況下，會遇到落差較大的斷層，在鉆頭進入到斷層后容易出現(xiàn)卡鉆、夾鉆的問題，甚至會出現(xiàn)廢孔的情況。所以，在進行斷層周邊老空水的探放時，應(yīng)適當提升鉆機的功率。

3)探放水孔隨著水流沖刷量的增加，容易出現(xiàn)塌孔的問題，也容易出現(xiàn)將孔堵塞的情況，疏通的工作相對較難，工作量也相對較大，給現(xiàn)場施工的安全性帶來較大的影響。

4)在將高壓老空水探放時，鉆孔的流量控制難度較大，容易出現(xiàn)失控的情況，甚至會出現(xiàn)淹沒工作面和淹沒巷道的情況發(fā)生。

此外，部分情況下，套管方法選擇不合適就會影響到施工的安全性，隨著壓力的增加，容易出現(xiàn)套管失控的問題。

2 探放老空水應(yīng)用要點

2.1 全面做好老空水探放準備工作

在進行老空水的探放時，全面做好準備工作非常關(guān)鍵。在具體實施時，現(xiàn)場技術(shù)人員應(yīng)當最大限度的了解現(xiàn)場鉆探情況，重點掌握如下幾個方面的內(nèi)容。首先，對探放區(qū)域的地質(zhì)水文情況應(yīng)當做到全面了解，主要包含有：探放區(qū)域的現(xiàn)有地質(zhì)資料、歷史地質(zhì)資歷及周邊可能存在的小窯情況。同時，最大限度的掌握老空區(qū)的范圍。如果能夠測量得到老空水積水的上限，則可以將老空水流出巷道底板作為積水上限，按照上限標定的高度，在采掘平面圖上按照等高線的方式將積水的范圍準確標定出來。這個過程中還需要考慮由于巷道存在的局部冒落問題而導致的積水標高提升的情況，并采取針對性的預(yù)防舉措。如果積水上限不能測量出來。技術(shù)人員可按照開采之后的水量補給資料與積水時間，選擇使用水均衡法對積水量進行估算，然后以積水量推導出積水的范圍。在對積水范圍進行推算時，可采取窮舉法進行計算。也可以采用水均衡法，也就是積水量等于收入量和支出量之間的差值，其中收入量主要是工程用水量和工作面動水量，支出量主要是指在開采過程中產(chǎn)生的水量排出量，也包含有可能滲流到其它地方的水量。同時，還需要掌握探放區(qū)域內(nèi)煤層頂?shù)装宓膶嶋H坡度與地層構(gòu)成情況，了解鉆探周邊的支護設(shè)施布置情況。

2.2 鉆場設(shè)計技術(shù)要點

做好鉆場布置工作是開展老空水探放的關(guān)鍵。在具體實施的過程中，應(yīng)當注重如下幾方面的問題。①布置鉆孔周邊的頂部裱褙應(yīng)當密實，不能出現(xiàn)幫部或者頂部虛空的問題。防止出現(xiàn)隨著水量的不斷增加，巷道出現(xiàn)垮塌而給現(xiàn)場探放人員的安全帶來威脅。從當前工程實踐來看，在出現(xiàn)了鉆場坍塌問題后，帶來的危險程度相對較大。為了防止這種情況的出現(xiàn)，在探放之前，可通過巷道表層噴漿或者巷道淺部注漿的方式實現(xiàn)對巷道表層圍巖的加固，防止出現(xiàn)巷道坍塌的情況。②技術(shù)人員應(yīng)當將探放位置的雜物、浮矸等全部清理干凈。③鉆探位置應(yīng)當有著較好的通風狀態(tài)，必要情況下可布設(shè)局部風機。④在探放之前，就應(yīng)當根據(jù)計算的老空水水量等參數(shù)，科學設(shè)計老空水排水系統(tǒng)，確保老空水在探放后，放出的水量能夠得到及時有效的排出。⑤還需要確?，F(xiàn)場探放作業(yè)人員退路通暢，確保在出現(xiàn)了安全事故后，技術(shù)人員能夠安全有序的撤離探放現(xiàn)場。

2.3 鉆孔設(shè)計技術(shù)要點

首先是鉆孔參數(shù)設(shè)計。設(shè)計的鉆孔必須將鉆孔具體開孔位置及周邊鉆孔的布置情況全部詳細說明。在鉆孔設(shè)計時，除了按照《煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定的探放水規(guī)定設(shè)計之外，還應(yīng)當采取自高而下階梯式放水，按照從高到低的順序設(shè)計所有組別的鉆孔。為了提升探放水的效果，在設(shè)計鉆孔時，可針對性設(shè)計檢驗孔，檢驗孔在布置時，可將其布置在老空水的下方。

2.4 鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)要點

在進行鉆孔設(shè)計時，應(yīng)當從鉆孔現(xiàn)場防隔水煤柱寬度及其他情況出發(fā)，設(shè)計空水管級數(shù)與長度，確定鉆孔結(jié)構(gòu)，同時，需要在鉆孔設(shè)計說明書上將鉆孔的結(jié)構(gòu)全部注明，例如，在進行某小范圍老空水的探放時，設(shè)計的鉆孔結(jié)構(gòu)為二級套管，其中二級套管的長度為25 m，一級套管的長度為10 m。

2.5 探放水工藝技術(shù)要點

在進行鉆孔時，應(yīng)當重點控制如下幾個方面的問題：①在將鉆孔鉆進時，施加的壓力應(yīng)均勻，不能出現(xiàn)壓力動態(tài)變化的情況，具體壓力和鉆進速度的選擇應(yīng)當充分考慮施工對象的巖性。②在選擇鉆頭時，應(yīng)當優(yōu)先選擇使用復合片鉆頭，也可以使用孕鑲鉆頭。③鉆探的過程中，鉆孔使用應(yīng)設(shè)計4個左右的鉆頭相互交替使用，在更換鉆頭時，應(yīng)當防止出現(xiàn)錐形鉆孔問題，在換徑時，必須設(shè)置導向設(shè)施。④在沒有達到放水位置時，就應(yīng)當將孔口放噴裝置與套管等安裝并檢查好，防止出現(xiàn)在遇到水量較大問題時帶來的負面影響。⑤一級套管壁后應(yīng)當進行全段的封注，對二級套管應(yīng)當在0～2.5m進行壁后封注。⑥在進行下套管連接頭施工時，應(yīng)當使用棉絲、膠類及油漆，防止出現(xiàn)泄漏的問題。⑦在鉆頭鉆到透水的位置時，在出現(xiàn)涌水量不穩(wěn)定的情況下，應(yīng)當前后移動鉆具，在涌水量穩(wěn)定后，才能夠?qū)@機移開。⑧在安裝套管完畢后，技術(shù)人員應(yīng)當進行試耐壓。⑨在每級套管固管耐壓試驗合格之后，應(yīng)當安裝閘閥，使用的閘閥承受的壓力應(yīng)當超過1MPa。⑩應(yīng)當將防噴設(shè)施安裝到閘閥上，防止出現(xiàn)鉆孔突水問題而導致整個巷道或者鉆場出現(xiàn)坍塌。

2.6 制定具體的安全技術(shù)措施

制定出具體的安全技術(shù)措施，對于保證施工安全性非常關(guān)鍵。在具體實施時，應(yīng)當將探放老空水一般安全措施、注漿作業(yè)安全措施、機電設(shè)備安全管理措施等進行具體細化，確保各項安全技術(shù)規(guī)定能夠達到實際安全工作控制的需要，同時還需要設(shè)定出詳盡的避災(zāi)路線圖。

3 提升探放老空水效果的相關(guān)措施

為了確保探放老空水的效果。在具體實施過程中，應(yīng)當加強對現(xiàn)場施工人員的培訓，確?，F(xiàn)場施工人員能夠高標準高質(zhì)量的掌握現(xiàn)場施工方法。在培訓的過程中應(yīng)當注重理論培訓和實踐培訓的融合，保證施工效率。同時，對于現(xiàn)場施工情況，應(yīng)當加強管理，確保各項技術(shù)措施嚴格按照設(shè)計進行施工。此外，健全探放老空水施工過程動態(tài)監(jiān)管，對于出現(xiàn)的突發(fā)情況，必須第一時間進行處置，適當提升探放老空水安全系數(shù)，更好保證探放老空水工作的安全性。

4 結(jié)語

全面做好老空水的探放工作非常關(guān)鍵，但是從當前老空水探放情況來看，在很多方面還有很多短板存在，很多關(guān)鍵性的技術(shù)措施，仍舊沒有得到全面的克服。因此，這就需要煤礦企業(yè)在進行井下生產(chǎn)的過程中，充分認識到老空水防治工作的重要性，結(jié)合煤礦防治水工作開展實際，采取針對性的技術(shù)和安全控制措施，全面提升探放老空水的施工效果。