高偉

（山西高河能源有限公司，山西 長(zhǎng)治 047100）

1 概 況

高河礦W1302 工作面（設(shè)計(jì)有W1302 回風(fēng)及W1302 膠帶兩條順槽） 兩側(cè)分別是W1303 和W1305 積水采空區(qū)。W1302 回風(fēng)順槽北30 m 為W1303 采空區(qū)（積水標(biāo)高+428 m，積水面積147 626 m2，積水量304 199 m3）。W1302 膠帶順槽南30 m 為W1305 采空區(qū)（采空區(qū)積水標(biāo)高+443 m，積水面積221 763 m2，積水量761 994 m3）。為保證該工作面掘進(jìn)及回采期間的安全，需在巷道掘進(jìn)期間將W1302 工作面兩側(cè)采空區(qū)中的積水進(jìn)行疏放。此是該礦首個(gè)采空區(qū)探放水工程，嚴(yán)格執(zhí)行“四步工作法” （查全、探清、放凈、驗(yàn)證水害情況），以消除隱患、確保安全為目的，編制采空積水區(qū)疏放水專項(xiàng)設(shè)計(jì)及施工安全技術(shù)措施并制定正規(guī)放水循環(huán)考核制度及保障措施。

W1302 回風(fēng)及膠帶順槽沿3 號(hào)煤層底板掘進(jìn)，位于西堡向斜兩翼、小莊背斜西翼，W1302 回風(fēng)順槽巷道底板最高點(diǎn)預(yù)計(jì)標(biāo)高+435 m，最低點(diǎn)預(yù)計(jì)標(biāo)高為+393 m，最高點(diǎn)和最低點(diǎn)高差50 m。W1302 膠帶順槽巷道底板最高點(diǎn)預(yù)計(jì)標(biāo)高+493 m，最低點(diǎn)預(yù)計(jì)標(biāo)高為+408 m，最高點(diǎn)和最低點(diǎn)高差85 m。根據(jù)高河礦地質(zhì)報(bào)告及地質(zhì)鉆孔資料顯示，巷道掘進(jìn)過程中，煤層夾矸隨煤層傾伏變化穩(wěn)定，夾矸位于3 號(hào)煤層底板向上1.2 m 處，含0.25 m 左右泥巖夾矸。巷道坡度變化為- 7°～+2°。掘進(jìn)區(qū)域奧灰突水系數(shù)0.016～0.021 MPa/m，遠(yuǎn)小于臨界突水系數(shù)。但是掘進(jìn)期間受頂板砂巖含水層及鄰近采空積水區(qū)影響，預(yù)計(jì)掘進(jìn)期間正常涌水量為5～10 m3/h，最大涌水量30～50 m3/h。

2 精準(zhǔn)管控合理設(shè)計(jì)放水鉆孔

以W1302 膠帶順槽疏放W1305 工作面采空積水區(qū)為例，W1305 工作面采空積水區(qū)水位標(biāo)高+443 m。自W1305 采空積水區(qū)水位標(biāo)高+443 m起，水位每下降3～5 m，進(jìn)行一次疏放水作業(yè)，直到降低到最低點(diǎn)為止。每次放水作業(yè)施工3～5個(gè)疏放水鉆孔，采用長(zhǎng)短孔結(jié)合的方式進(jìn)行鉆孔布置。以此辦法，限制掘進(jìn)巷道底板承受相鄰采空區(qū)積水水壓。經(jīng)過前4 次放水作業(yè)，W1305 采空區(qū)水位累計(jì)下降15 m，水位變化如圖1 所示。

圖1 W1302 膠帶順槽疏放W1305 工作面采空積水水位變化Fig. 1 Change of water level of goaf water in W1305 working face when W1302 belt channeling dredged

3 二級(jí)防塌孔套管技術(shù)應(yīng)用

3.1 施工設(shè)備

鉆機(jī)型號(hào)ZDY- 4000S，扭矩4 000 N·m，鉆桿直徑42、73、70 m 各1 個(gè)，鉆頭直徑75、94、153 mm 各1 個(gè)，轉(zhuǎn)接頭直徑73 mm 變85 mm1 個(gè)。

3.2 鉆孔施工步驟

（1） 擴(kuò)孔，下一級(jí)止水套管。首先用直徑153 mm 的鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，擴(kuò)孔深度15 m，然后下入15 m 長(zhǎng)孔口止水套管（套管直徑108 mm），下好后注漿封孔。待漿液凝固24 h 孔口止水套管完全凝固后，進(jìn)行掃孔試壓，壓力要求達(dá)到2.5 MPa，時(shí)間不少于30 min。試壓合格后，安裝閘閥，方可正常鉆進(jìn)。

（2） 正常鉆進(jìn)，鉆透老空。鉆進(jìn)期間首先選用直徑94 mm 的鉆頭及配套直徑73 mm 肋骨鉆桿向前鉆進(jìn)。鉆進(jìn)至老空后，鉆孔出水量約5～20 m3/h。鉆桿不退，繼續(xù)孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)肋骨鉆桿，將淤泥和煤渣旋轉(zhuǎn)出來，直到旋轉(zhuǎn)出清水為止。旋轉(zhuǎn)過程中鉆孔出水量會(huì)有所增加，出水量約10～30 m3/h。

（3） 下二級(jí)防塌孔套管，增加放水量。退出原73 mm 肋骨鉆桿，下入內(nèi)徑85 mm 的二級(jí)鋼管(管壁厚6 mm） ,下管時(shí)采用提前加工好的轉(zhuǎn)接頭（73 mm 變85 mm），用鉆機(jī)推送二級(jí)鋼管至采空區(qū)，在推送過程中如遇塌孔或推不動(dòng)等現(xiàn)象，可選用75 mm 的鉆頭配42 mm 的輕型鉆桿進(jìn)行透孔，直到將所有二級(jí)套管推送至采空區(qū)為止。推送完成后，鉆孔出水量約80～120 m3/h。二級(jí)套管結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 二級(jí)套管結(jié)構(gòu)Fig. 2 Secondary casing structure

4 排水系統(tǒng)

為保證排水通暢、可靠、高效放水，W1302膠帶及回風(fēng)順槽幫部提前敷設(shè)好2 趟DN150 永久排水管路，永久排水管路距迎頭距離不大于10 m。

排水路線：W1302 膠帶（或回風(fēng)） 順槽迎頭—W1302 膠帶或回風(fēng)順槽—西一盤區(qū)水倉。

每次放水時(shí)，鉆孔布置在迎頭退后10 m 的巷道幫部。下山掘進(jìn)巷道迎頭為最低點(diǎn)，每次鉆孔施工前，在迎頭配置4 臺(tái)37 kW 電泵及專用配套開關(guān)，供電采用專用移動(dòng)變壓器。

盤區(qū)水倉安設(shè)2 臺(tái)MD155- 3*40 型礦用隔爆型耐磨多級(jí)水泵，專人看護(hù)，最大排水能力為310 m3/h。

放水期間不間斷排水，每天安排專人對(duì)排水設(shè)備進(jìn)行檢修。正常放水期間排水能力能夠滿足鉆孔同時(shí)放水（最大放水量約220 m3/h） 的要求。

5 結(jié) 語

高河礦W1302 工作面巷道為沿積水采空區(qū)掘進(jìn)巷道，按照《煤礦防治水細(xì)則》 要求進(jìn)行限壓循環(huán)放水，超前疏放老空水。在實(shí)際疏放老空水作業(yè)中，根據(jù)巷道起伏變化，合理布置放水鉆孔位置，精準(zhǔn)降低臨近采空區(qū)積水水位。在鉆孔鉆進(jìn)過程中采用二級(jí)防塌孔套管技術(shù)，減少鉆孔施工個(gè)數(shù)，加大單個(gè)鉆孔放水量，放水效率得到明顯提升。