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摘要：目前，我国煤矿开采过程中，老空突水事故时有发生，总是影响着安全生产，威胁着工人的安全。安全、及时、高效、快速的探放老空水，已成为煤矿安全生产中不可忽视的问题。平禹煤电公司二矿可采煤层五2煤层，煤层平均厚度1.2m，在三2采区探放三1采区老空水过程中发觉在打钻过程中，终孔位置总是低于设计位置。由于煤层较薄，隔水煤柱留的较长，在打钻过程中，钻孔如果有所偏差，再加上钻杆自重以及受压等原因，造成终孔位置下垂，就极有可能打进煤层底板或顶板，造成废孔，给施工带来了极大的困难。经过对三1采空区探放水实践研究，总结出了在打钻过程中防止终孔位置与设计不符的实践经验。由于探放水及时，减少了因废孔造成的损失，缩短了探放水工期，为采空区下资源回收提供了安全保障，确保了采掘接替正常，取得直接经济效益20079.4万元。
关键词：隔水煤柱；注浆加固；试压放水
平禹煤电公司二矿1970年6月开始建设，1971年5月投产， 2005年矿井对主运输系统、通风系统进行改造后，矿井生产能力由30万吨/年提高到60万吨/年。主采五2煤层，平均厚度1.2米，煤层倾角16°，煤层顶底板完整性较好，属于一、二类顶底板。三2采区位于三1采区西翼，根据物探结果分析，采区下部F1断层与原推测相比，走向、倾向都发生了变化，直接影响了原三2采区工作面设计布置，以及矿井的采掘正常接替。为了确保采掘正常接替，需先在三1采空区下部布置一个工作面，然后向下延伸。由于三1采空区内积存有大量积水，直接影采区向下延伸掘进的施工安全，也成为制约三2采区安全生产、采掘接替的重要因素之一，有效地解除水害的威胁，成为防治水工作急需解决的技术难题。在探放三1采区老空水时，根据煤层赋存情况及性质，采用煤体注浆加固、孔口固管安装阀门控水放水技术，确保正常、快速、高效排水，既安全，又快速地解除了水害的威胁，为防治水工作，尤其是在探放薄煤层老空水方面摸索出了成功的经验。
1、三1采空区的积水预算：
走向长×采高×倾斜长×0.3=850×200×1.5×0.3=76500m3
三1采空区内的积水水压：200×sin16.50=56米水柱=0.56Mpa
2、主要采用的技术原理、方案和主要指标：
根据三2采区工程安排， 在轨道下山与皮带下山第二联络巷口向下100米处开口以90°方向施工32010风巷，距上部采空区30米。放水位置在32010风巷100米处，靠32010风巷上帮做4米平巷当钻场进行钻孔放水，以释放三1采空区老空水，解放老空水对三2采区的威胁。
根据三1采空区积水量、水压，确定放水警界线与积水线。因此，确定警戒线从32010风巷50米处开始，探水线位置距老空30米，即留隔水煤柱30米。计算依据如下：
Bc=0.5×δ×m× =0.5×8×1.5× =28.4m
其中：Bc——煤柱宽度，m；δ——安全系数，取8；m——煤层厚度，m；pa——作用于煤柱上的静水压力；kpt——煤层的允许抗拉强度；隔水煤柱30米>28.4米，滿足设计要求。
2.1 钻场内布置放水钻孔三个
1号放水钻孔，终孔位置至31060采空区内5米，长度约35米；2号放水钻孔终孔位置至31060采空区长度约38米； 3号放水钻孔终孔位置至31060采空区长度约38米。3个放水孔均为仰角孔，总长度为111m。（见钻孔布置图）
根据钻孔位置，先打1号放水空，钻出水后，拔出钻杆，关闭阀门，接上四寸排水管，将水引到水仓内。根据1号钻孔质量及放水效果，按设计依次进行2号、3号钻孔探放。
2.2 钻孔布置
钻场：放水钻孔钻场布置在32010风巷100米处上帮，钻场断面为3.6×2.6m。
2.3 钻孔结构
开孔直径为φ127mm，钻孔钻进到9m时停止钻进，下入φ108mm孔口套管，长度8m，并按《规程》要求注浆固定套管，然后试压，压力不小于1.5Mpa，安装抗压能力不低于1.5Mpa的4″阀门。套管以里用φ56mm的钻头一次钻进至终孔。
3、钻探施工
3.1 开孔
采用SGZ--Ⅲ型防爆液压全方位钻机开孔，开孔采用φ127mm合金钻头钻进，钻进9m后下入φ108mm套管，在下入剩余最后2米套管时，用棉纱缠绕套管，要求棉纱缠绕密实，其厚度从2m处至管口逐渐增厚，以套管完全进入孔内且孔口塞紧无间隙，套管固定牢为标准，套管注浆固定长度不小于8m，然后在管口法兰盘处打两根锚杆，用来固定套管（见固管示意图）。
3.2 固管
每孔下φ108mm套管8m，水泥浆水灰比为1：1（比重1.5g/cm3），水泥浆稠度适中。用注浆泵将水泥浆顺套管注入，直至套管外水泥浆溢出停止注浆。空口套管必须用525#水泥固结，水泥浆凝固时间不少于48小时。
3.3 试压、安装阀门装置
用φ75mm钻头扩孔到8.5米-9米时，对下入的套管试压。压力不得小于1.5Mpa，稳定试压静压时间不少于20分钟，试压满足设计要求。在试压过程中若出现钻场底鼓、两帮渗水、跑水，孔口管松动等异常，必须重新注浆固管，直至试压合格。通过注水试压确定套管牢固无问题时，安装1.5Mpa阀门、测压表及防喷装置，进入钻探工作。
3.4 钻探
1、试压合格后，用φ56mm钻头钻进，直至采空区。
2、根据该区域围岩及煤层赋存的情况和积水情况，打穿煤壁后可能出现三种情况：a、水流量大、水压高；b、水流量不大，水压低；c、由于方位与倾角有误差，不出水。无论出现哪一种，必须试压后再放水。预计单孔放水量60m3/h。
4、实践结论及要求
（1）五2煤层煤体坚固性系数为2～3，赋存较稳定。在老空水的长期渗透、浸泡下，强度低，抗渗漏性能差，顶板多为细中粒砂岩，属一至二级顶板，底板以泥岩和炭质泥岩为主，及粉砂岩组成，比较稳定。矿井低瓦斯、不易自燃、无地热矿井。因此，确定防隔水煤柱为30m，确保了探放水安全，减少了钻孔长度。 （2）由于受井下条件限制，钻孔角度不易确定。在施工过程中，采用经纬仪来确定钻空方位角，用地质罗盘来确定钻机角度（即钻孔角度）。
（3）在打钻过程中，随着钻空深度的不断增加，实际施工的钻孔与设计的钻空相比，易发生倾斜和下沉，终孔位置很有可能打到煤层底板上，造成废孔。根据煤层特点和留设保护煤柱距离，摸索出把实际打钻钻空角度比设计的钻空角度大0°50′0″～1°30′0″，根据实际情况取值。
（4）采用孔口打锚杆加固和套管缠棉纱的方法，防止由于积水压力大，导致套管失控现象的发生。
5、经济效益分析
5.1 经济效益评价
（1）、由于三1老空水的探放，三2采区下山底臌变形明显减小，探放水前每3个月需要维修一次，探放水后底臌变形量很小，不影响正常生产，减少了维修量和费用。32010风巷以上两条采区下山总长700米，每3个月维修一次，按每米维修费用200元计算，共需费用：700×200×4=560000元∕年。
（2）、探放水前下山施工由于老空水沿底板裂隙渗出，需要水泵跟进，探放水后，已正常施工，无需安装水泵，减少跟进排水费用。32010风巷以下采区下山，原设计工程量总计1600米（含过断层延伸），两个头施工，工期13个月，探放水前两头施工每月水泵跟进排水费用18000元，探放水后减少水泵跟进费用：18000×13=234000元。
（3）、由于有效的解除了上部老空积水的威胁，布置了32010工作面，增加可采储量40万吨，吨煤售价按500元计算，增加产值500×40=20000万元。
新增产值：700×200×4+18000×13= 79.4萬元。
增收（节支）总额：700×200×4+18000×13+500×400000= 20079.4万元。
5.2 社会效益评价
通过该项目的实践研究与应用，提高了煤炭资源回采率，降低吨煤成本，为同类条件下探放老空水实现安全、及时、快速、高效提供了丰富经验。
黄海洋，1971- 男 汉 河南省襄城县 河南平禹新明煤业有限公司、工程师 煤矿开采
参考文献
[1]. 河南理工大学.采煤概论.煤炭工业出版社，2006；
[2]. 张宏敏等.煤矿探防水分析.矿业安全与环保，2006 ；
[3]. 黄荣南等.浅析矿井老空探防水方法与措施.矿山安全，2004；
关键词：隔水煤柱；注浆加固；试压放水
平禹煤电公司二矿1970年6月开始建设，1971年5月投产， 2005年矿井对主运输系统、通风系统进行改造后，矿井生产能力由30万吨/年提高到60万吨/年。主采五2煤层，平均厚度1.2米，煤层倾角16°，煤层顶底板完整性较好，属于一、二类顶底板。三2采区位于三1采区西翼，根据物探结果分析，采区下部F1断层与原推测相比，走向、倾向都发生了变化，直接影响了原三2采区工作面设计布置，以及矿井的采掘正常接替。为了确保采掘正常接替，需先在三1采空区下部布置一个工作面，然后向下延伸。由于三1采空区内积存有大量积水，直接影采区向下延伸掘进的施工安全，也成为制约三2采区安全生产、采掘接替的重要因素之一，有效地解除水害的威胁，成为防治水工作急需解决的技术难题。在探放三1采区老空水时，根据煤层赋存情况及性质，采用煤体注浆加固、孔口固管安装阀门控水放水技术，确保正常、快速、高效排水，既安全，又快速地解除了水害的威胁，为防治水工作，尤其是在探放薄煤层老空水方面摸索出了成功的经验。
1、三1采空区的积水预算：
走向长×采高×倾斜长×0.3=850×200×1.5×0.3=76500m3
三1采空区内的积水水压：200×sin16.50=56米水柱=0.56Mpa
2、主要采用的技术原理、方案和主要指标：
根据三2采区工程安排， 在轨道下山与皮带下山第二联络巷口向下100米处开口以90°方向施工32010风巷，距上部采空区30米。放水位置在32010风巷100米处，靠32010风巷上帮做4米平巷当钻场进行钻孔放水，以释放三1采空区老空水，解放老空水对三2采区的威胁。
根据三1采空区积水量、水压，确定放水警界线与积水线。因此，确定警戒线从32010风巷50米处开始，探水线位置距老空30米，即留隔水煤柱30米。计算依据如下：
Bc=0.5×δ×m× =0.5×8×1.5× =28.4m
其中：Bc——煤柱宽度，m；δ——安全系数，取8；m——煤层厚度，m；pa——作用于煤柱上的静水压力；kpt——煤层的允许抗拉强度；隔水煤柱30米>28.4米，滿足设计要求。
2.1 钻场内布置放水钻孔三个
1号放水钻孔，终孔位置至31060采空区内5米，长度约35米；2号放水钻孔终孔位置至31060采空区长度约38米； 3号放水钻孔终孔位置至31060采空区长度约38米。3个放水孔均为仰角孔，总长度为111m。（见钻孔布置图）
根据钻孔位置，先打1号放水空，钻出水后，拔出钻杆，关闭阀门，接上四寸排水管，将水引到水仓内。根据1号钻孔质量及放水效果，按设计依次进行2号、3号钻孔探放。
2.2 钻孔布置
钻场：放水钻孔钻场布置在32010风巷100米处上帮，钻场断面为3.6×2.6m。
2.3 钻孔结构
开孔直径为φ127mm，钻孔钻进到9m时停止钻进，下入φ108mm孔口套管，长度8m，并按《规程》要求注浆固定套管，然后试压，压力不小于1.5Mpa，安装抗压能力不低于1.5Mpa的4″阀门。套管以里用φ56mm的钻头一次钻进至终孔。
3、钻探施工
3.1 开孔
采用SGZ--Ⅲ型防爆液压全方位钻机开孔，开孔采用φ127mm合金钻头钻进，钻进9m后下入φ108mm套管，在下入剩余最后2米套管时，用棉纱缠绕套管，要求棉纱缠绕密实，其厚度从2m处至管口逐渐增厚，以套管完全进入孔内且孔口塞紧无间隙，套管固定牢为标准，套管注浆固定长度不小于8m，然后在管口法兰盘处打两根锚杆，用来固定套管（见固管示意图）。
3.2 固管
每孔下φ108mm套管8m，水泥浆水灰比为1：1（比重1.5g/cm3），水泥浆稠度适中。用注浆泵将水泥浆顺套管注入，直至套管外水泥浆溢出停止注浆。空口套管必须用525#水泥固结，水泥浆凝固时间不少于48小时。
3.3 试压、安装阀门装置
用φ75mm钻头扩孔到8.5米-9米时，对下入的套管试压。压力不得小于1.5Mpa，稳定试压静压时间不少于20分钟，试压满足设计要求。在试压过程中若出现钻场底鼓、两帮渗水、跑水，孔口管松动等异常，必须重新注浆固管，直至试压合格。通过注水试压确定套管牢固无问题时，安装1.5Mpa阀门、测压表及防喷装置，进入钻探工作。
3.4 钻探
1、试压合格后，用φ56mm钻头钻进，直至采空区。
2、根据该区域围岩及煤层赋存的情况和积水情况，打穿煤壁后可能出现三种情况：a、水流量大、水压高；b、水流量不大，水压低；c、由于方位与倾角有误差，不出水。无论出现哪一种，必须试压后再放水。预计单孔放水量60m3/h。
4、实践结论及要求
（1）五2煤层煤体坚固性系数为2～3，赋存较稳定。在老空水的长期渗透、浸泡下，强度低，抗渗漏性能差，顶板多为细中粒砂岩，属一至二级顶板，底板以泥岩和炭质泥岩为主，及粉砂岩组成，比较稳定。矿井低瓦斯、不易自燃、无地热矿井。因此，确定防隔水煤柱为30m，确保了探放水安全，减少了钻孔长度。 （2）由于受井下条件限制，钻孔角度不易确定。在施工过程中，采用经纬仪来确定钻空方位角，用地质罗盘来确定钻机角度（即钻孔角度）。
（3）在打钻过程中，随着钻空深度的不断增加，实际施工的钻孔与设计的钻空相比，易发生倾斜和下沉，终孔位置很有可能打到煤层底板上，造成废孔。根据煤层特点和留设保护煤柱距离，摸索出把实际打钻钻空角度比设计的钻空角度大0°50′0″～1°30′0″，根据实际情况取值。
（4）采用孔口打锚杆加固和套管缠棉纱的方法，防止由于积水压力大，导致套管失控现象的发生。
5、经济效益分析
5.1 经济效益评价
（1）、由于三1老空水的探放，三2采区下山底臌变形明显减小，探放水前每3个月需要维修一次，探放水后底臌变形量很小，不影响正常生产，减少了维修量和费用。32010风巷以上两条采区下山总长700米，每3个月维修一次，按每米维修费用200元计算，共需费用：700×200×4=560000元∕年。
（2）、探放水前下山施工由于老空水沿底板裂隙渗出，需要水泵跟进，探放水后，已正常施工，无需安装水泵，减少跟进排水费用。32010风巷以下采区下山，原设计工程量总计1600米（含过断层延伸），两个头施工，工期13个月，探放水前两头施工每月水泵跟进排水费用18000元，探放水后减少水泵跟进费用：18000×13=234000元。
（3）、由于有效的解除了上部老空积水的威胁，布置了32010工作面，增加可采储量40万吨，吨煤售价按500元计算，增加产值500×40=20000万元。
新增产值：700×200×4+18000×13= 79.4萬元。
增收（节支）总额：700×200×4+18000×13+500×400000= 20079.4万元。
5.2 社会效益评价
通过该项目的实践研究与应用，提高了煤炭资源回采率，降低吨煤成本，为同类条件下探放老空水实现安全、及时、快速、高效提供了丰富经验。
黄海洋，1971- 男 汉 河南省襄城县 河南平禹新明煤业有限公司、工程师 煤矿开采
参考文献
[1]. 河南理工大学.采煤概论.煤炭工业出版社，2006；
[2]. 张宏敏等.煤矿探防水分析.矿业安全与环保，2006 ；
[3]. 黄荣南等.浅析矿井老空探防水方法与措施.矿山安全，2004；