刘国仓

【摘 要】辛安矿以受老空水威胁的112165工作面运料巷掘进为研究背景，利用无压放水技术，研究煤矿老空水害的防治技术，为特定水文地质条件下煤矿老空水害防治提供了新的技术解决方案。该技术充分利用了在特定水文地质条件下无压放水的技术特点，创新改进了疏放水工序，将疏排水工作对掘进施工的影响降低到最小。同时该技术的研究改进了钻探放水工艺，采用多钻孔放水、统一排水的技术方案，提高了微压条件下疏排水工作的可控性，使疏排水效果和效率得到了保证，大大提高了无压放水技术实践应用的安全可控性。

【关键词】“无压”疏放；老空积水

一、概述

1.1、工作面概况

112165工作面位于辛安矿216采区内，工作面沿伪倾斜下山近走向掘进。工作面设计开采2#煤，又称大煤，该煤层属二迭系下统山西组，煤层赋存稳定，结构简单，普遍可采。工作面煤层厚度为4.2-4.6米，平均厚度4.4米，平均倾角17°，工作面上覆及下伏各煤层均未采掘。工作面北部为216采区下山煤柱，西部为正在回采的112163工作面及112164里采空区，南部至井田边界煤柱，东部为F38断层。设计走向长1270m、倾向长169m。工作面同层侧上方为112164里工作面采空区（2018年10月回采结束），侧上方为正在回采的112163工作面。按设计，112165运料巷沿112164里采空区自北向南缓下山掘进至切眼，与112164里采空区间隔F54断层留设18m阶段煤柱，设计112165运料巷掘进受112164里采空区积水威胁。

1.2、老空水情况

112164里采空区与112165工作面均位于井田南部216采区，工作面已于2018年10月完成回采結束。

112164里空区积水以静储量为主，动补水量约0.06m3/min，水源主要来自采空区煤层上覆砂岩含水层水自然疏放。受112164运煤巷北部最低标高控制，采空区积水水位-630m，采空区积水量为7325m3。

1.3、疏放老空水存在的问题

112165工作面运料巷设计沿112164里工作面运煤巷掘进。如果在112165运料巷掘进期间就解决112164里采空区积水问题，将极大的缓解矿井生产压力，为矿井提供巨大的经济和社会效益。

二、技术方案

2.1、疏排水设计

112165运料巷掘进至距积水边界50m（警戒线）时，按专项排水设计要求完成检修水平和采区泵房排水系统、疏通大巷内流水路线上的水沟、小巷内铺设两趟Φ108mm排水管路等准备工作。

112165运料巷掘进至积水边界30m（探水线）时，停止掘进，将排水泵等设备、材料回运到工作面附近，做好安装准备等工作。

112165运料巷掘进时在巷道上帮做固定排水水窝，安设固定排水系统[2]。同时在前头下帮挖掘集水沟（宽1m、深1m），并安设移动排水系统[1]。移动排水泵安设在集水沟内。移动排水系统将水排到固定水窝内，再由固定排水系统排出巷道。两个排水系统安装完毕后进行联合试运转，并经矿调度室等部门验收合格。

排水系统验收合格后，按照打钻→→疏水→→掘进→→打钻→→疏水→→掘进……的工艺循环施工。每天早班以打钻孔疏排水为主，中、夜班以掘进为主（钻孔正常放水）。集水沟随掘进半成型，早班人工清整成型，移动泵随钻孔前移。

2.2、技术措施要求

（1）固定排水系统由两台55kw离心泵，两台75kw潜水泵组成。潜水泵、离心泵各连接一趟Φ108mm排水管，一般情况下两台工作两台备用，总排水能力不低于200m3/h。

移动排水系统由三台18.5KW潜水泵加各自配套辅助设施组成，总排水能力200m3/h，另有一台备用18.5KW潜水泵。

（2）水位验证孔、疏放水钻孔均在巷道上帮距顶2.5m以下开孔，间距不小于0.5m；钻孔倾角-20°±5°，方向垂直巷道中线，见老空区后继续钻进1m左右，保证出水通畅；钻孔数量一般不少于3个（现场可根据钻孔水量和水泵排水能力适当调整）；钻孔采用手持式专用风动钻机施工，钻孔直径Φ50～75mm，钻孔捅孔有专人负责。

（3）每天早班选定一个经反复捅孔仍不再向外流水的疏水孔作为专门水位观测孔，或在疏放水钻孔上方0.5～1.0m处重新施工一个观测孔。以观测孔内水位为基准，向前头引水平线，控制中、夜班掘进进度，当迎头底板距水位线超过1.0m时，立即停止掘进。

（4）司泵、移泵等排水工作由专人负责，现场应注意疏水量与排水量匹配，尽力维持最大疏水量。

三、项目实施效果

3.1、实施情况

按照上述设计及施工要求，水位验证孔验明采空区实际积水水位为-630.5m，自正式开始疏排水掘进，共用29天，112165运料巷掘进过2164里工作面积水线。在2164里工作面运煤巷最低处正下方下帮做永久排水水窝，112164里采空区动补水涌出，水量稳定在0.1m3/h，水位标高维持在-639.3m不动，疏排水工作完成。

3.2、实施效果

本次疏排水历时29天，共施工33个钻孔，排水7825m3，日放水量最高420m3，平均放水量270m3/天，瞬时最大放水量780m3/h。整个过程中，各循环交替进行顺利，未发生任何事故，达到了预期效果，实现了消除水害、安全高效生产的目标。

3.3、效益对比

112165工作面运料巷疏水前平均日掘6m，200m受老空水威胁巷道掘进需34天，实施“无压放水”后实际掘进41天，完工日期仅延后7天，对工作面衔接基本无影响。

实施112165工作面运料巷无压疏放老空区积水项目，使得112165工作面提前完成衔接，解放112165工作面2#煤储量75.3万吨，占辛安矿全年原煤产量的60%，经济效益及社会效益十分巨大。

四、经验总结

通过2165工作面运料巷掘进期间无压疏放老空区积水项目的实施，对于“无压放水”技术在煤矿生产中的实践应用，辛安矿积累了大量经验。现简述如下：

（1）预计采空区水位为-630m，验证孔实际测得水面标高-630.5米。实际水位略低，有一定误差。

（2）实际疏水量7825m3，与预计疏水量7325m3基本吻合，实际排水量大，原因为统计放水量时与预计输水量有一定误差大。

（3）巷道底板控制在采空区水位下1m范围内，迎头从未发现下帮煤壁渗水现象，说明2165运料巷与2164里工作面采空区之间阶段煤柱实际抗水压、防渗透能力较强。

（4）多数疏水孔都能进入老空区0.5m以上。所有钻孔都能透空就出水，单孔疏水量一般都能达到50m3/h以上。随水位降低单孔疏水量会明显衰减，少量钻孔疏水过程中会出现采空区碎砟堵孔或孔壁坍塌情况。

五、结束语

辛安矿112165工作面运煤巷掘进过程中采用“无压放水”技术可以有效解除水害，实现安全高效生产。这种应用技术符合《煤矿安全规程》和《煤矿防治水细则》的防治水指导原则，满足《河北省煤矿防治水管理办法》的具体要求，为煤矿解决自采自掘工作面采空区积水问题提供了新的解决方案。辛安矿以矿井112165工作面运料巷沿空掘进超前探放老空水为研究背景，通过精心设计、合理布置安排，实现了对112164里工作面老空水的“无压”疏放，保证了工作面的安全高效掘进，为矿井生产创造了巨大的效益。该技术的研究实现了疏排水期间水位的控制，增强了现场施工环境下安全水位监测的可靠性，大大提高了无压放水技术实践应用的安全可控性。通过在辛安矿的研究应用证实，可靠、有效，能有效解决煤矿老空水害对于巷道掘进的威胁，实现巷道安全高效掘进。