直通式探放水鉆孔在白洞煤礦的應(yīng)用

趙晨德

（1.中國礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與安全工程學(xué)院，北京 100083；2.大同煤礦集團(tuán)同家梁礦，山西大同 037003）

直通式探放水鉆孔在白洞煤礦的應(yīng)用

趙晨德1，2

（1.中國礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與安全工程學(xué)院，北京 100083；2.大同煤礦集團(tuán)同家梁礦，山西大同 037003）

針對我國煤炭生產(chǎn)中防治水存在的問題，依據(jù)多年來從事煤礦水文地質(zhì)技術(shù)和管理的經(jīng)驗，探索出直通式探放水研究理論，并在同煤集團(tuán)白洞煤業(yè)有限責(zé)任公司實施，效果很好。就大同煤田地質(zhì)水文條件來講，該法推廣具有廣泛的實用性。

白洞井田；直通式探放水；鉆孔

1 白洞井田內(nèi)老空區(qū)積水簡介

白煤煤礦井田內(nèi)近幾年影響生產(chǎn)的積水區(qū)有兩個，一是14＃層的東303積水區(qū)；另一是14＃層的東402積水區(qū)。

東303盤區(qū)從1980年開采到1985年結(jié)束，共有11個工作面，采煤方法有綜采和刀柱式，煤厚一般為3.46m。盤區(qū)從1995年10月開始從采區(qū)的封閉墻下部的出水口往外流水，出水口的標(biāo)高為+1 121m。此次預(yù)測積水區(qū)面積為23.6萬m2，估算積水量81.2萬m3。

東402盤區(qū)從1968年開采到1988年結(jié)束，共有9個工作面，采煤方法為刀柱式，煤厚在2.73～3.87m，一般為3.3m。預(yù)測積水區(qū)面積為14.4萬m2，估算積水量為43.3萬m3。

2 探放水方案［1-2］

本次在白洞煤業(yè)公司井田內(nèi)放水采用直通式放水法，即從地面布置鉆孔，穿過積水區(qū)與下部石炭系5＃煤層的巷道貫通，接管放水。

白煤公司準(zhǔn)備開采石炭系5＃煤層301采區(qū)的8104工作面，所以本次放水設(shè)計的主要任務(wù)是把侏羅系東303和東402壓在8104上面的積水排出，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。具體任務(wù)是放東303老空區(qū)8302-1，8302，8304工作面；東402老空區(qū)8204，8206，8208工作面的積水。預(yù)計放水36.5萬m3。另外在東303的8307工作面內(nèi)設(shè)計一個探孔，驗證此工作面確實無積水，做到萬無一失。

301采區(qū)的首采工作面是8104，所以首先考慮探放該工作面上部對應(yīng)的積水，在設(shè)計鉆孔位置時應(yīng)遵循下列原則：

1）放水鉆孔平面位置應(yīng)設(shè)計在2104、5104巷道內(nèi)，或者盡量靠近此兩巷道，這樣鉆孔與巷道貫通的機(jī)率就大些，即使貫通不了，在井下巷道內(nèi)找鉆孔的工程量也較小，節(jié)約時間，提高效率。

2）放水鉆孔的平面位置要穿過積水區(qū)內(nèi)的空區(qū)，不能打在煤柱上，否則鉆孔報廢。

3）在能達(dá)到最佳放水的同時，地面選擇平坦的地形，要易于修路、穩(wěn)裝鉆機(jī)。

根據(jù)白煤公司2009年的開采銜接安排，首先將鉆孔主要布置在2104和5104巷道內(nèi)，具體布置鉆孔為：D1＃鉆孔從5104巷口向里120m，主要放東402盤區(qū)8204工作面的積水；D2＃鉆孔距5104巷口200m，主要放東402盤區(qū)8206工作面的積水；D3＃鉆孔距5104巷口269m，主要放東402盤區(qū)8208工作面的積水；D4＃鉆孔距5104巷口457m，主要探東303盤區(qū)8307工作面有無積水，8307工作面位于東303采區(qū)積水線以上，應(yīng)該不會有積水，這里主要是驗證一下；D5＃鉆孔距5104巷口675m，主要放東303盤區(qū)8304工作面的積水，此鉆孔應(yīng)設(shè)計在8304工作面的最低點(diǎn)，但8304工作面是綜采工作面的采空區(qū)，積水量大，單由D5＃鉆孔放水，在8104工作面開采前是放不完水的，所以增加D7＃鉆孔共同放8304工作面的積水；D6＃鉆孔距5104巷口870m，主要放東303盤區(qū)8302工作面的積水，此鉆孔無法設(shè)計在2104或5104巷道內(nèi)，只能布置在工作面的里面，鉆孔打到位后，從5104巷道再補(bǔ)打一條小巷道，專門找鉆孔，見圖1中的a巷道；D7＃鉆孔距5104巷口965m，但不在5104巷道內(nèi)，只能布置在工作面的外面，鉆孔打到位后，從5104巷道再補(bǔ)打一條小巷道，專門找鉆孔，見圖1中的b巷道，主要放東303盤區(qū)8304工作面的積水。

圖1 東303、402放水鉆孔位置圖

3 探放水鉆孔結(jié)構(gòu)［3-6］

鉆孔的結(jié)構(gòu)關(guān)系到很多方面，它與施工工藝有關(guān)，與鉆孔所過的采空區(qū)層數(shù)有關(guān)，與放水的流量，放水的速度有關(guān)，更關(guān)系到放水期間的安全問題，所以鉆孔的結(jié)構(gòu)是個很重要的因素。鉆孔結(jié)構(gòu)主要是孔徑、鉆孔內(nèi)放水套管的結(jié)構(gòu)、鉆孔傾斜度，其次是鉆孔深度等的有機(jī)構(gòu)成。

鉆孔的角度：所有鉆孔都垂直向下打，從地面開孔，一直打到C5煤層的巷道中。在鉆孔施工區(qū)域，原白洞礦侏羅系有4，7，8，11，14＃煤層的采空區(qū)，幾乎每個鉆孔都要過這些采空區(qū)（個別孔或個別層位可能是實體煤柱）。

鉆孔的孔徑：孔徑關(guān)系到放水的流量，鉆孔放水流量與礦井的主排水能力要相匹配，還要考慮到放水時間，流量過大，造成主排水系統(tǒng)負(fù)擔(dān)太重，排水管路水壓過大，易造成排水過程中管路損壞。孔徑偏小則放水速度慢，增加放水鉆孔數(shù)量，增加成本，又影響工期。經(jīng)反復(fù)測算、論證，得到科學(xué)合理的孔徑應(yīng)為，終孔孔徑73～89mm，積水區(qū)處孔徑應(yīng)為108mm，開孔146mm。大體可分為4個部分：從地表往下到堅硬基巖層，孔徑為146mm，下146mm套管。

從基巖層到積水區(qū)下12m（兩根管長），孔徑為127mm，127mm套管，套管的下端帶一個膠皮墊，將積水區(qū)與鉆孔隔開，防止積水流入孔內(nèi)。

從積水區(qū)下，見圖2中A點(diǎn)處，再向下打12m，孔徑為108mm。最后一段孔徑換為89mm，至終孔。

4 鉆孔內(nèi)放水管結(jié)構(gòu)

圖2 放水套管結(jié)構(gòu)

鉆孔打通以后，在孔內(nèi)開始下放水套管，鉆孔

［1］于不凡.煤礦瓦斯災(zāi)害防治及利用技術(shù)手冊［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.

［2］竇永山，朱錦文.礦井水害防治技術(shù)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2007.

［3］虎維岳.礦山水害防治理論與方法［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.

［4］龍周彪.礦井水防治［J］.山東煤碳科技，2009（2）：146-147.

［5］邢茂，鐘黎粵，劉軍宏.大同礦區(qū)礦井水防治［J］.淮南工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2002，22（8）：142-146.

［6］武強(qiáng)，董書寧，張志龍.礦井水害防治［M］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007：15-25.

〔編輯 石白云〕

鉆孔內(nèi)的止水錐：有時鉆孔打到位置后，巷道還沒有掘到鉆孔處，放水管路無法與鉆孔連接，鉆孔有相當(dāng)長一段時間可能閑置，但積水又不能與鉆孔相通，積水不能進(jìn)入孔內(nèi)。此時可在鉆孔內(nèi)設(shè)計一個止水錐子，將積水與積水區(qū)以下的放水管隔開，見圖2。有時在放水期間，井下放水管路、閥門突然發(fā)生故障，無法停止放水，此時對礦井是個很大的隱患，辦法是從鉆孔內(nèi)下止水錐停止放水。止水錐用8.5-6*19（3分）鋼絲繩吊放，并固定在孔口帽上，需要放水時，吊起止水錐，即可放水。

5 結(jié)論

白洞礦地面鉆孔從2009年的6月17日開始施工，到11月17日結(jié)束，共打鉆孔8個，鉆孔平均深度430m，參與放水的鉆孔5個，即D1，D2，D3，D5，D6；D4鉆孔打到14層的8307工作面后，經(jīng)測定無積水；D3，D5鉆孔與5104巷道正好貫通；D1，D2則偏離巷道4.8～5.3m；沒有與巷道貫通的鉆孔，由電測井資料提供孔底坐標(biāo)，從5104或2104掘小巷道找到；各鉆孔的最終套管結(jié)構(gòu)基本與設(shè)計相同，只是孔深不同，長短有別；放水是從2009年6月27日開始，到2010年4月10日結(jié)束，共放水68.4萬m3；8104工作面于2010年7月開始準(zhǔn)備，9月10日正式開采，放水結(jié)束時間比開采時間提前了5個月，附合要求和規(guī)定?？傊敬翁椒潘O(shè)計比較成功，解放了8104工作面，解放儲量170萬噸，達(dá)到了預(yù)期放水的目的。

Application of Straight-through Drainage Holes in Baidong Coalmine

ZHAO Chen-de1，2
（1.School of Resources and Safety Engineering，China University ofmining and Technology（Beijing），Beijing，100083；2.TongjiaLiang Coalmine，Datong Coalmines Group，Datong Shanxi，037003）

Problems exist in flooding prevention in Chinese coalmines.The author applies own hydrographic geological techniques and management experience，puts forward the straight-through drainage theory，which was applied in Baidong coalmine and proved to be effective.This method is worth borrowing considering the actual circumstances of the coalmines in Datong.

Baidongmine field；straight-through drainage；drilling內(nèi)放水套管共分四段，見圖2。第一段從B點(diǎn)以下--終孔下89mm普通套管；第二段從A點(diǎn)處—B點(diǎn)處下108mm普通套管，與下部89mm普通套管連接處帶一個膠皮墊，使108mm套管與孔壁之間接觸緊密，不留間隙；第三段從M點(diǎn)處—14＃層底板下0.5m處，下108mm的篩管，以后讓積水通過篩管進(jìn)入孔內(nèi)放水套管內(nèi)；第四段從孔口—孔內(nèi)的靜水位處，即M點(diǎn)處，此段下108mm普通套管。全部套管下好后，在井下將巷道內(nèi)的排水管路與孔內(nèi)的89mm套管連接，并關(guān)閉閥門，然后將孔內(nèi)的127mm套管返出，此時積水可進(jìn)入放水管內(nèi)，有少量積水順108套管的外壁向下流入鉆孔內(nèi)，但到B點(diǎn)處被截住，再不會向下流，所以巷道內(nèi)不會受積水區(qū)水的影響，更不會發(fā)生水淹巷道之類的事故，可確保安全。

TD431

A

1674-0874（2011）03-0080-03

2011-02-28

趙晨德（1970-），男，山西朔州人，高級工程師，研究方向：煤礦地質(zhì)及水文地質(zhì)。