王星星
（淮南矿业煤业分公司潘三矿 安徽 淮南 232000）
摘要：老空水是矿井重要的水害类型之一，影响着矿井的安全生产。如果用远距离钻孔，在受水害威胁的巷道掘进前，将采空区积水放完，既不影响沿空巷道施工，又做到了探放水工程施工的安全、高效，为采场接替和安全生产奠定坚实的基础。
关键词：老空水、钻孔、探放水
1 研究背景
潘三矿2121（1）轨顺（西段）2019年掘进，该巷位于17102（1）工作面下阶段布置，与17102（1）工作面之间留有7.8m煤柱。17102(1)采空区内可能存有一定老空水，为2121（1）轨顺(西段)的重要充水因素，为确保2121（1）轨顺(西段)安全生产，需对17102（1）采空区积水进行探放。以此为契机，对远距离探放老空水技术的进行了研究并加以应用。
2 工作面概况
2121（1）工作面（西段）轨顺长918m，运顺1340m，工作面宽200m，工作面标高-780～-815m。17102（1）工作面东至东四11-2煤采区下山，西至F18 断层，北至1792（1）采空区，南至 -817m东翼轨道大巷。该面走向长：934.3m～998.4m，平均966.4m，倾斜宽：195m；标高：-752.4～-797.2m。北部的1792（1）工作面于2017年7月18日收作、东部的17181（1）工作面于2015年5月30日收作。
17102（1）采空区呈东高西低，即拨门口高切眼低，但由于运顺BA8点处比运顺外口封闭墙高，为运顺最高点，底板标高为-780.8m，为积水上限标高。17102（1）工作面运顺切眼处底板为采空区最低点，标高-797.2m为积水下限标高，由此可知预测水头高度为16.4m，预测积水走向长度为852m。以积水线外推30m处为探水线，再以探水线外推50m作为警戒线。计算17102(1)采空区里段积水量约为19298m3，水压为0.164Mpa。
3 设计原则及问题
3.1 设计原则
依据《煤矿防治水细则》、《安徽省煤矿防治水和水资源化利用管理办法》及《淮南矿业集团老空水害防治管理规定》要求，坚持“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”的原则，遵循“因地制宜，科学合理，确保安全”的方针。为确保2121（1）轨顺（西段）安全生产，降低17102（1）采空区水头高度、减少轨顺掘进期间探放水钻孔施工个数以及缩短放水时间、探明采空区积水上限标高、提高掘进速度，降低采空区积水对巷道掘进带来的安全威胁。决定在2121(1)运顺瓦斯综合治理巷(西段)内施工探放水钻孔，并具体编制了《2121(1)运顺瓦斯综合治理巷(西段)探放17102（1）采空区积水设计》。
3.2 设计中存在的技术问题
①如何选择合理的开孔位置尽可能的降低采空区积水高度。
②2121(1)运顺瓦斯综合治理巷(西段)与17102（1）采空区间距较远平距为248m，若施工探放水钻孔很可能会存在会存在较大偏斜，不能准确打入采空区将积水放出。
③由于2121(1)运顺瓦斯综合治理巷(西段)位于11-2煤顶板施工探放水钻孔为穿层孔，且钻孔孔深大，容易造成垮孔、堵塞，很难保证放水效果。
4 探放水钻孔施工方案
4.1 钻孔设计及层位分析
根据2121(1)运顺瓦斯综合治理巷测量剖面可知D26点附近为该巷的最低点，但由于该处发育Fa5 306°∠50°H=3.0m正断层，且走向上与17102（1）采空区垂直，不利于钻孔施工，且成孔质量难以保证，易造成垮孔及偏斜。经分析19#钻场与20#钻场高差仅为0.5m，且位于Fa5断层上盘距断层面约50m，层位稳定。再根据Ⅺ东1孔柱状分析，施工钻孔穿过的岩层大部分为粉砂岩，钻孔施工完毕后不易垮孔利于放水。由此决定在20#钻场内设计2个探放水钻孔，钻孔参数见下表。
2121(1)运顺瓦斯综合治理巷探放17102（1）采空区积水钻孔施工参数表
由于设计钻孔孔深大、倾角小钻孔施工易造成偏斜，达不到放水效果。为此我们选用ZDY4000S型钻机，该钻机是一种低转速、大扭矩的全液压坑道钻机。由主机、泵站、操纵台组成，最大孔深350m，符合钻孔施工技术要求。
4.2 探放水钻孔施工程序
①钻孔开孔用Ф153mm钻头，深度6m，下入5.5mФ127mm套管，然后从孔口Ф127mm套管外侧上部下入一路4分返浆管至孔底，在孔口用聚氨酯将套管的环状间隙自外口向孔底方向封堵1.5m，保证封堵严实。
②固管：使用注浆泵经Ф127mm套管注掺有速凝剂的水泥浆（水灰比0.6:1），待下入孔底的4分注浆管返浆以后，关闭返浆管上的闸阀。继续注浆，当注浆压力大于0.2MPa时，方可关闭注浆闸阀并保压，保压时间不少于30分钟。注浆固管时，水泥浆要搅拌均匀，且要均匀给压。
③固管8小时并且确定水泥凝固后，用钻机将孔内水泥扫净。
④在Ф127mm套管口安装法兰盘，法兰盘上安装装有0-1MPa的压力表和测嘴的短接，再在短接上安装闷板，闷板上留有25mm水嘴。钻孔孔口闸阀、钻孔结构剖面见示意图。
⑤用井下供水管做套管耐压试验：向孔内压水，以压力不小于0.2MPa、稳定历时不少于30分钟，套管与孔壁之间不渗水为合格，否则必须重新固管。
⑥耐压试验成功后，在孔口安装高压闸阀，并采用Ф75mm钻头钻至终孔。
4.3 钻孔保直技术措施
为确保钻孔成孔质量：①采用扶正器，扶正器以防钻孔下斜要求进行安装。②钻进时需轻压慢钻均匀给压，尤其是岩性变化时，工期安排每天（一个圆班24小时）进尺不超过20m。③本次探放水钻孔需50m测斜一次，测斜后及时反演分析钻孔轨迹，确保钻孔按设计参数打入采空区。
5 经验总结
①在沿空掘巷巷道里顺煤层施工放水孔，易发生搁钻、垮孔，成孔率低，且孔口装置极易被冲垮而造成放水失控，不仅严重影响放水效果，而且安全保障系数也较小。从岩巷远距离施工放水孔，钻孔成型好，不易垮孔，成孔率高，且远距离探放安全有保障。
②由于影响采空区积水量及水位标高因素很多，因此，采空区积水量及水位标高预计误差较大，受水害威胁巷道采用“边探边掘”方式施工，探放水工程循环次数多、循环时间短，严重影响巷道进尺，且工序复杂，劳动强度大。而在岩巷元远距离施工放水，在受水害威胁的沿空巷道掘进前施工，放水时间富余，一次降低的水头高度大，实现快捷、高效，确保受水害威胁巷道安全快速掘进，为采场接替赢得时间。
③采用常规“边探边放边掘”方式探放采空区积水，施工的放水钻孔数多，煤层中的钻孔易垮孔导致封闭不实而向采空区进风，在岩巷远距离施工的放水孔钻孔成型好，易于封实。
参考文献
[1] 国家煤矿安全监察局.煤矿防治水细则[M].北京：煤炭工业出版社，2018．