刘 基，靳德武，王 皓

(1.中煤科工集团 西安研究院有限公司,陕西 西安 710054; 2.陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,陕西 西安 710054)

我国西部地区侏罗纪煤炭资源丰富[1]，其侏罗系延安组煤层开采普遍受到顶板水害的威胁[2-3]。目前，采用钻孔进行大降深、大流量超前预疏放是煤矿顶板水害主要防治工程措施[4]。在一些特定的矿井地质、水文地质条件下，超前疏排煤层顶板直接或间接充水含水层水是惟一的防治手段[5]。顶板疏放水钻孔的设计(长度、仰角、数量等)直接关乎钻探工程量、疏放时间及疏放水效果[6]，同时为工作面防排水系统设计以及制定可控疏放方案提供直接参考。

井下疏放水是利用钻孔孔口标高低于充水含水层水位标高的天然条件，使含水层地下水从钻孔中自然涌出，从而有效降低充水含水层水位(头)的方法。由于承压含水层水头较大，大降深、大流量的井下疏放水，与地面抽水有很大区别，常规井流理论不适用于井下疏放水过程。目前，有关煤层顶板疏放水量计算多采用点源线汇理论[6-8]，根据多目标管理模型对钻孔参数进行优化[9]。该方法一方面适用性未得到充分验证[10]，另一方面未考虑疏放水钻孔内复杂的流态特征[11]，同时，不能解决钻孔穿透多个含水层的水量分配问题[12]，导致计算精度不高，不能满足疏放水钻孔工程优化设计的要求，因此目前对疏放水钻孔参数的优化工作开展较少。

事实上，倾斜钻孔疏放水时钻孔内水流流态具有管道流特征[11]，整个含水层-钻孔系统可分解为含水层和钻孔2个子系统。……