王国旺

（开滦能源化工股份有限公司 范各庄矿业分公司，河北 唐山 063000）

1 概 况

我国煤炭资源丰富，但其中原煤总产量的95%来自地下开采。然而我国煤田地质条件十分复杂，据有关资料，在国有重点矿山中，水文地质条件属于复杂的矿井占27%，属于简单的矿井占34%。在大中型矿山中有500多个工作面受水害威胁。其中，华北地区以老空水、底板奥灰水害为主，受水威胁的煤炭储量占探明储量的27%，直接影响到许多矿井的生产接续和服务年限。范各庄矿始建于1958年，1964年10月正式建成投产，井田位于河北省唐山市古冶区境内，水文地质类型为复杂型，矿井主要水害威胁为老空积水和奥灰水。

2 老空积水影响

煤层的开采方法和煤层本身的赋存状态不同，采、掘工作面均沿煤层底板掘进及回采，受地质构造影响，工作面、巷道起伏不平，采后便在老塘、老巷低洼处形成积水，其积水量受围岩富水性和老空、老巷起伏程度的制约，积水量、面积大小不等，对相邻及下伏采掘工程构成水害威胁。而无论是采取探水线停头探放水或者限压循环放水，都严重影响生产衔接，为此提出预留泄水孔法超前疏降老空积水。

3 预留泄水孔法应用

3.1 应用条件

预留泄水孔的目的在于超前将老空水沿泄水孔排出采空区，避免或减少采空区内形成积水，降低下部或下伏工作面探放水难度，最大限度保障生产衔接。根据自重特性，水往低处流，所以需要工作面采空积水区下伏或同层下部存在已掘好的巷道，用于泄水和排水。

3.2 技术难点

范各庄矿属近距离多煤层开采，可采煤层有5、7、8、9和12号煤，钻进过程往往需要穿多层煤，且透点巷道宽度小，由于煤层较软，钻孔易发生偏斜，无法到达预定位置，钻孔施工工艺要求精度极高。为此，针对钻孔孔深大，透点精度高，穿煤钻进等情况，需要通过精准测量挂线，确定了钻机立柱位置，按照设计要求抬高钻机中轴，开孔过程中反复测量校验钻孔角度，做到高精度开孔，同时在钻进过程中带岩心管钻进，防止钻孔偏斜，同时控制钻进速度，慢钻细磨，以便达到施工目的，成功完成预留泄水孔。

3.3 应用实例

3.3.1 预留泄水孔法疏减部分老空积水

（1）工作面概述。

3571N工作面位于范各庄矿三水平南五区域，东部为2573N采空区(2018年回采完毕)，下伏3501大巷。工作面标高-468.2—-535.7 m，煤层厚度2.50～3.80 m，平均煤层厚度3.21 m，煤层倾角3°～14°，平均倾角8°，走向长760.4 m，倾斜长141.2～175 m。工作面掘进期间局部顶底板出水，水量合计0.02 m3/min，且同层上部2573N采空区积水经疏放后有动水0.02 m3/min，预计回采过程中受采动影响工作面顶底板出水量会变大且考虑袭夺2573N采空区动水，老塘跟水至少0.04 m3/min。根据工作面采掘工程平面图分析，3571N工作面上坡回采，预计采后有采空积水10 4124 m3，最大积水深度49.3 m（图1）。

图1 3571 N工作面预计采后积水空间平面Fig.1 The predicted post-mining water accumulation spatial plane in 3571N working face

（2）泄水孔设计。

3571N工作面下伏3501大巷为范各庄矿三水平开拓大巷，大巷内有水沟，能够自流至井口，符合施工预留泄水孔条件，为此设计在3571N切眼下口向下施工穿巷预留泄水钻孔，共设计钻孔1个，钻孔方位47.8°，钻孔倾角-58.7°，设计孔深85.9 m，透点宽度5.0 m（图2），要求全程下φ89 mm套管。

图2 3571 N预留泄水孔预想剖面Fig.2 Expected profile of reserved drainage hole in 3571Nworking face

（3）实际效果。

3571N工作面实际回采中老塘跟水量0.1 m3/min，由于采面最大落差49.3 m，需要采面下口37 kW排水泵不停工作，才能及时排出，当回采至3571N运道630 m时，老塘跟水沿泄水孔自留至3501大巷，目前泄水孔水量0.3 m3/min，解决了老塘跟水难排问题，同时使得3571N采空区积水空间仅为7 290 m3，减少了96 834 m3积水（图3），减少了老空积水范围，降低了下部工作面探放水难度和排水难题。

图3 3571 N工作面预留泄水后采空积水空间平面Fig.3 Spatial plane of water accumulation in goaf after reserved drainage in 3571Nworking face

3.3.2 预留泄水孔法疏减全部老空积水

（1）工作面概述。

3X71N工作面位于范各庄矿三水平下山，东部为FO断层，同层下部为3X73N采空区（2018年回采完毕），下伏3X采区通风泄水巷。工作面标高-655.5—-715.5 m，煤层厚度2.70～4.10 m，平均煤层厚度3.6 m，煤层倾角14°～19°，平均倾角16°，走向长635 m，倾斜长94.2～175 m。工作面掘进期间巷道干燥无水。根据工作面采掘工程平面图分析，3X71N工作面局部上坡回采，预计采后有采空积水14 482 m3，最大积水深度9.09 m（图4）。

图4 3X71 N工作面预计采后积水空间平面Fig.4 Expected spatial plane of water accumulation after mining in 3X71Nworking face

（2）泄水孔设计。

3X71N工作面下伏3X采区通风泄水巷为范各庄矿三下采区回风大巷，大巷内有水沟，能够自流至三下采区泵房，符合施工预留泄水孔条件，为此设计在3X采区通风泄水巷向上施工穿巷预留泄水钻孔，共设计钻孔1个，钻孔方位99.4°，钻孔倾角+53.6°，设计孔深102.8 m，透点为3X71运道，宽度5.0 m（图5），要求φ113 mm开孔下φ108 mm孔口管2 m，再用φ67 mm钻头钻进至终孔。

图5 3X71 N预留泄水孔预想剖面Fig.5 Expected profile of reserved drainage hole in 3X71Nworking face

（3）实际效果。

3X71N工作面实际回采中无老塘跟水，回采收尾阶段，采面生产用水沿预留泄水孔排至3X采区通风泄水巷，且根据测斜结果，预留泄水孔透点成功钻至3X71N运道底板，避免了3X71N工作面采后形成积水空间（图6），解除了其对下伏煤层采掘施工的水害威胁。

图6 3X71 N工作面预留泄水后采空积水空间平面Fig.6 Spatial plane of water accumulation in goaf after reserved drainage in 3X71Nworking face

4 结 语

通过预留泄水孔法超前疏降老空积水，能够避免或减少采空区积水，降低了同层下部和下伏工作面探放水难度，超前疏水，最大限度的保证了生产衔接，为以后同类工作面超前解决采空区积水工作提供了经验和指导。