下层煤开采水害超前防治技术研究与应用.pdf

第46 卷第7 期2023年7 月地测与水害防治下层煤开采水害超前防治技术研究与应用煤炭与化工Coal and Chemical IndustryVol.46 No.7Jul.2023张宝龙（山西宁武榆树坡煤业有限公司，山西州0 3 7 6 0 0）摘要：榆树坡煤业92 10 5 掘进工作面的上方9110 5 采空区内存在大量的积水。为了保证92105掘进工作面的安全施工，在92 10 3 胶带巷内施工远距离探水钻孔，对9110 5 采空区内的积水进行探放，共设计施工了7 个钻孔。实践结果表明，在采用超前探水钻孔后，可以保证92105掘进工作面进尺5 5 2 m，节约工期约46 d，节省费用约48 万元，保证了巷道安全高效掘进。关键词：巷道掘进；水害防治；超前钻孔中图分类号：TD74Research and application of water damageadvanced prevention and control technology in(Shanxi Ningwu Yushupo Coal Industry Co.,Ltd.,Xinzhou 037600,China)Abstract:There is a large amount of water in the No.91105 goaf above the No.92105 excavation face of Yushupo CoalIndustry.In order to ensure the safe construction of the No.92105 excavation face,a long-distance water explorationborehole was constructed in the No.92103 belt roadway,and the accumulated water in the No.91105 goaf was explored anddischarged.A total of 7 boreholes were designed and constructed.The practice results showed that after the use of advancedwater exploration borehole,the footage of No.92105 excavation face could be guaranteed to be 552 m,the constructionperiod could be saved by about 46 days,and the cost could be saved by about 480,000 yuan,which ensured the safe andefficient excavation of roadway.Key words:roadway excavation;water damage prevention and control;advanced borehole文献标识码：Blower coal miningZhang Baolong文章编号：2 0 9 5-5 9 7 9（2 0 2 3）0 7-0 0 5 6-0 3前提下，对巷道掘进期间的探放水方案进行优化，1概 况应用超前探放水技术，为煤矿的安全高效生产提近年来随着煤炭开采巷道掘进施工技术的提供保障。高，掘进速度也越来越快，需要对矿井综掘工作面榆树坡煤业92 10 5 掘进工作面是9-2 号煤层第水害超前防治技术进行研究。煤矿生产过程中浅部一个工作面，位于井田西北部，正上方为9110 3 工煤层开采完毕后会形成采空区，导致深部煤层开采作面采空区；北部为井田边界保护煤柱，边界外为时地质水文条件会更加复杂多变，保障安全生产问邻矿92 10 3 工作面采空区；西侧为待规划的92 10 1题将会更加突出。煤矿井下巷道掘进施工中，根据工作面；东侧为F1断层；东侧上部为9 110 5 面采有掘必探的原则，采用常规的短探短掘防治水方法空区；南部为洗煤厂及主井工业工厂保护煤柱。施工，探放水占用掘进时间较长，影响掘进进度。92105掘进工作面上方的9 110 5 采空区具备积因此，以榆树坡煤业为例，在保证矿井安全生产的水条件，预计最大积水面积约6 万m，最大积水责任编辑：张彤D0I：10.192 8 6/j.c n k i.c c i.2 0 2 3.0 7.0 15作者简介：张宝龙（198 8 一），男，山西阳高人，助理工程师。引用格式：张宝龙.下层煤开采水害超前防治技术研究与应用 J.煤炭与化工，2 0 2 3，46（7）：5 6-5 8.56张宝龙：下层煤开采水害超前防治技术研究与应用量约2.4万m；预计充水量约3 m/h，补给水源为4号煤自采采空区、9110 6 面采空区、9-1煤层顶板裂隙水。为保证92 10 5 工作面安全高效开采，减少92105进风巷施工至9 110 5 积水区探水线位置停掘时间，在92 10 3 进风巷开展水害超前防治，远距离穿F1断层探放9110 5 采空积水区。2探放水实施方案2.1探方水方案经分析研究，在92 10 3 进风巷XP6点前18 0 m位置和XP6点前48 0 m位置施工探放水钻孔，疏放9110 5 采空区积水。巷道采用锚网索支护，所有锚杆挂金属网，在顶板每隔2 排锚杆打设1排锚索，打设在相邻两排锚杆中间。91105采空区预计最大积水面积5 95 96 m，预计最大积水量2 419 5.9 m，预计水面标高1039.65m、水底标高10 3 3.5 6 m，施工钻孔最低标高10 0 9.15 m，预计最大水压0.3 0 5 MPa；此次施工钻孔需下设不少于10 m的89mm止水套管，套管凝固后进行0.46 0.6 1MPa打压试验，并稳压0.5 h以上。2.2钻孔施工参数此次工程共设计7 个钻孔，1、2、3、4号钻孔在XP6点前18 0 m位置，5、6、7 号钻孔在XP6孔号方位/）倾角/）设计深度/m108mm套管/m开孔孔径/mm1号562号653号724号755号716号747号782023年第7 期点前48 0 m位置，其中4号和7 号钻孔为验证孔。（1）X P6 点前18 0 m位置。1号钻孔方位角56，倾角为2 0，孔深7 8 m，主要探测9110 5采空区积水情况，并对老空水进行疏放；2 号钻孔方位角6 5，倾角为2 1，孔深7 5 m，主要探测91105采空区积水情况，并对老空水进行疏放；3号钻孔方位角7 2，倾角为2 2，孔深7 2 m，主要探测9110 5 采空区积水情况，并对老空水进行疏放；4号钻孔方位角7 5，倾角为19，孔深7 2m，该钻孔为本工程验证钻孔。钻孔位置如图1(a)所示。（2）X P6 点前48 0 m位置。5 号钻孔方位角71，倾角为2 0，孔深7 7 m，主要探测9110 5采空区积水情况，并对老空水进行疏放；6 号钻孔方位角7 4，倾角为2 1，孔深7 6 m，主要探测91105采空区积水情况，并对老空水进行疏放；7号钻孔方位角7 8，倾角为2 1，孔深7 5 m，该钻孔为本工程验证钻孔。钻孔位置如图1（b）所示。钻孔详细参数见表1，钻孔的剖面方位如图2所示。钻孔采用ZLJ-650液压钻机，最大钻机深度200m，开孔孔径10 8 mm，钻孔孔径5 5 mm，额定转矩2 14Nm。表1钻孔参数Table 1 Borehole parameters20782175227219722077217621终孔孔径/mm1012775702点前18 0 收置2.15*H=0-20mX92103胶希照摘交带播巷道方位3 49(a)1 4号钻孔Fig.1 Borehole construction location巷道方位3 490(b）5 7 号钻孔图1钻孔施工位置572023年第7 期103010201010-92103股票师格Fig.2 Water exploration borehole profile2.3钻孔施工要求钻孔施工顺序按照钻孔编号顺序施工，判明层位变化情况。施工过程中要稳压慢进，控制钻孔偏斜。钻进过程中如孔内出现涌水应进行简易水文观测并现场填写班报表，作好涌水量记录，涌水量大时立即汇报调度室，采取相应措施及时处理；待到孔内涌水量减小时，可适当减少观测频率，但要及时填写好现场班报表。钻进过程中随时观察套管附近煤壁情况，若套管周围煤壁发生破碎，需及时进行注浆加固，避免套管发生松动。钻孔临近采空区时若钻孔提前出水，需停止钻进，测量出水量，及时汇报地测防治水室，经地测防治水室商定后决定是否继续钻进。同时做好排水沟、水仓清淤工作，利用排水沟将水引入水仓。根据榆树坡煤业92 10 3 进风巷实际情况进行钻孔注浆。使用普通硅酸盐水泥和水调节水泥浆液，水泥和水的配比为0.8：1；水泥浆液调节完毕Table 2 Comparison of economic benefits of two kinds of water prevention and control超前防治技术超前疏放91105老空水对掘进施工进尺无影响4结语针对榆树坡煤业92 10 5 掘进工作面上方9110 5采空区内存在大量积水，影响巷道掘进速度和安全的问题，通过分析研究，决定在相邻92 10 3 进风巷开展水害超前防治，远距离穿F1断层探放9110 5采空区积水。此次超前探放工程共施工钻孔7 个，疏放老空水2.3 9万m，基本有效疏放了9110 5 采空区积水，保障了煤矿安全高效生产，也为下一步9-2号煤层、11号煤层老空水害防治工作夯实了基础。58煤炭与化工后，向钻孔内注浆；注浆时，司泵人员严格观察1#煤9-11105胶带糖设计深度0煤9-2巷道方位3 491#方位5 6 倾角2 0 孔深7 8 m图2 探水钻孔剖面92105进风巷停掘疏放类比超前疏放老空水46d12m/d=552m300元/人46 d天数至少影响46 d参考文献：1 张宏.三元煤业四采区超前治理防治水思路探析 J.江西煤炭科技，2 0 2 2（2）：10 9-111.2王志刚.48 7 0 0 回风顺槽定向钻机超前探孔设计方案 J.江西煤炭科技，2 0 2 2（1）：16 0-16 2.3黄冲.超前探放水在加强煤矿防治水工作中的应用研究J.能源与节能，2 0 2 1（12）：191-192.4李高健.底抽巷穿层钻孔实施煤层巷道超前钻探技术研究J.煤炭与化工，2 0 2 1，44（10)：11-14.5黄天缘.6 13 0 3 工作面特厚煤层采前防治水安全性评价 D.合肥：安徽建筑大学，2 0 2 1.6王江平.老空水超前钻探技术方案分析 J.内蒙古煤炭经济，2 0 2 0(10)：141，143.第46 卷注浆压力情况，控制注浆压力；孔口观察人员注意力集中，发现异常情况及时通知司泵人员停止注浆，待问题处理完毕后方可注浆；注浆结束后，将注浆桶及注浆泵、管路进行清刷，防止残留水泥浆凝固，清理现场卫生。严格执行班报制度，现场填写施工班报表，详细填写进尺、层位情况、出水及气体、漏浆等钻探相关内容。施工钻孔结束后对其进行注浆封堵，钻孔注浆严格按要求执行。钻孔验收由打钻施工负责人、采掘区队跟班管理、安监员、地测防治水室共同验收，并且以钻孔设计作为验收的依据。要明确钻孔深度（当场查钻杆数）、煤岩情况以及钻进过程中出现的异常情况。3效果分析此次施工钻孔7 个，实际工程量5 2 5 m，疏放老空水2.3 9 万m，根据放水情况、疏通钻孔、检验孔情况分析，9110 5 采空区积水得到有效疏放，解除了92 10 5 进风巷掘进巷道上方老空水威胁，保障了92 10 5 进风巷掘进施工安全。通过掘进巷道超前疏放采空区积水的实践应用，解决了92 10 5 进风巷停掘探放老空水问题，预计缩短停掘时间46 d，保障了9 2 10 5 进风巷进尺552m，节约人员成本等费用约48 万元，见表2。表2 两种防治水经济效益对比常规停掘探放水方案停掘影响掘进作业人进尺数员工资支出每班11 人3 班=45.5万元探放水钻孔额外支出92105进风巷正常掘进期间停掘疏放老空水费用：4个钻场3 个放水孔/钻场5 0 m/钻孔3 10 元/m=18.6万元。超前探放水费用5 2 5 m（总钻探进尺数）310元/m=16.2万元。节省约2.4万元