短孔配合长孔探放技术在明锦煤矿防治水中的成功应用林东矿业集团有限责任公司杨学辉范代云摘要：总结了煤矿老空探防水的基本原则、方法及措施，并以明锦煤矿采空区短孔（25--40m）探放为实例进行简要分析，并针对目前煤矿水灾防治存在的问题，提出了相关的对策措施。
关键词：短孔探放老空水技术对策措施据统计，仅2005年，全国发生矿井透水事故109起，死亡605人；一次死亡10人以上l3起，死亡360人，严重威胁着煤矿工作人员的生命安全。
2010年3月28日，华晋焦煤公司王家岭煤矿发生的特别重大透水事故，造成153人被困，经全力抢险，115人获救，38人遇难，王家岭煤矿透水事故牵动了千家万户，再次敲响了水害威胁的警钟。
我们知道，水灾是近几年来影响煤矿安全生产的重要灾害之一，由于煤矿水害存在突发性强，对矿井危害严重，水灾的发生可以在极短的时间内给矿井造成毁灭性的灾难等特点，如何有效防治水害是我们在煤矿管理中面临的难题之一。
在有些生产矿井中，常常有许多充水的小窑老空、断层以及富含水层等水体。
当采掘工作面接近这些水体时，就有可能造成地下水突然涌入巷道，造成矿井事故。
探放水技术在煤矿防治水中的有效应用，能够探明工作面前方的水情，将水有控制地放出，为消除水灾隐患，保证采掘工作安全进行，起到积极的作用。
本文以明锦煤矿短孔配合长孔探放老空水技术的应用为例，对短孔探放技术在防治水工作中的应用作分析探讨。
1、探防水技术的基本原理探防水即在各种生产及工程施工过程中用超前勘探方法，查明工作区的含水构造（包括陷落柱）、含水层、积水老窑等水体的具体位置、含水量等基本情况，然后采取有效的排水措施，在施工前消除施工过程中可能因水灾引起的安全隐患，确保安全生产、施工。
2、探防水技术在防治煤矿水灾中的应用探放水技术在煤矿水灾的防治中的应用主要有探放老空（即采空区、老窑或已报废的井巷）水、探放断层水、探放陷落柱水和探放含水层水等，本文主要就短孔探放老空水作简单分析探讨。
2.1探防老空水的基本原则煤矿采掘工作必须执行“有掘必探，先探后掘”的原则，因而遇到下列情况之一时，必须探水：接近水淹的井巷、老空、老窑或小窑时；接近含水层、导水断层、含水裂隙密集带、溶洞和陷落柱时，或通过它们之前；打开隔离煤柱放水前；接近可能与河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带或裂隙发育带时；接近可能涌（突）水的钻孔时；接近有水或稀泥的灌浆区时；采动影响范围内有承压含水层或含水构造，或煤层与含水层间的隔水岩柱厚度不清，可能突水时等。
探放老空水除了要遵循上述的探放水基本原则外，还应遵循下述探放老空水的具体原则。
2.1.1积极探放当老空区不在河沟或重要建筑物下面、排放老空区内积水不会过分加重矿井排水负担、且积水区之下又有大量的煤炭资源可以开采时，这部分积水应千方百计地放出来，以彻底解除水患。
2.1.2先隔离后探放与地表水有密切水力联系且雨季可能接受大量补充的老空水；老空的积水量较大，水质不好（酸性大），为避免负担长期排水费用，对这种积水区应先设法隔断或减少其补给水量，然后再进行探水，若隔断水源有困难无法进行有效的探放，则应留设煤岩柱与生产区隔开，待到矿井生产后期再进行处理。
2.1.3先降压后探放对水量大、水压高的积水区，应先从顶、底板岩层打穿层放水孔，把水压降下来，然后再沿煤层打探水钻孔。
2.1.4先堵后探放当老空区为强含水层水或其它大小水源水所淹没，出水点有很大的补给量时，一般应先封堵出水点，而后再探放水。
2.2探防老空水的方法及措施2.2.1收集有关水文地质资料，关键是对探放水对象的调查。
每个采掘工作面开工之前，矿井必须组织相关人员查阅有关资料并进行现场勘察，尽最大可能查清采掘范闱内以及周边老空的积水情况，进行安全论证。
此阶段的关键是探放水对象调查，根据探放水对象不同，探放水前应进行内容不同的调查研究，见下表。
探放水对象调查表2.2.2估算老空积水量老空积水可按下式进行估算：W静=KMLH/sina--- 老空积水的静储量，m3；M ---采宽，m；式中W静L--老空走向长度，m；H---小窑老空的垂高，m；a---煤层的倾角，（º）；K---老空的充水系数，K=0.3～0.5。
2.2.3设计放水孔及安装放水孔孔口管在探明老空水的确切位置之后，根据其静储量和动储量的大小，巷道排水能力，矿井实际排水能力，生产衔接允许的放水期限，以及地质和水文地质条件等，再设计放水钻孔。
按以下步骤操作：选择钻孔孔径；计算钻孔孔数；安装放水孔孔口管。
2.2.4探水起点的确定2.2.4.1探水起点的确定由于老空积水范围是通过调查得来，用物探方法或其他方法查明,所以其积水的边界不是十分准确，为了确保采掘工作和人身安全、防止误穿积水区，将水淹区的积水范围、水位标高、积水量等资料填绘在采掘工程图上，经过分析划出三条界线：积水线、探水线、警戒线。
积水线：积水边界线(小窑采空区范围)即为积水线，其深部界线应根据小窑或老空的最深下山划定。
探水线：沿积水线外推60--150 m的距离划一条线(如上山掘进时则为顺层的斜距)，此数值大小视积水范围可靠程度，水头压力，煤的强度大小来确定。
当掘进巷道达到此线就应开始探水。
探水线具体划定见下述“严格划定探水线”部分。
警戒线：沿探水线外推50～150m(在上山掘进时指倾斜距离)即为警戒线。
当巷道进入此线，就应警惕积水的威胁，注意迎头的变化，当发现有透水征兆时就应提前探水。
2.2.4.2严格划定探水线①探水线的划定应根据积水区的位置、范围、水文地质条件及其资料的可靠程度，以及采空区、巷道受矿山压力的破坏情况等因素综合确定。
②对本矿开采所造成的老空、老巷、水窝等积水区，能确定积水区边界位置时且水压不超过10KPa时，探水线至积水区的最小距离：在煤层中不少于30m，在岩石中不得少于20m。
③对本矿的积水区，虽有图纸资料，但不能确定积水区边界位置时，探水线至推断积水区的边界的最小距离不得小于60m。
④对有图纸资料可查的老窑，探水线至老窑边界的最小距离不得小于60m，对没有图纸资料可查的老窑，可根据本矿井已了解到的小窑开采最低水平，作为预测的可疑区，有物探条件的可以用物探控制可疑区，再由可疑区向外推100m，作为探水线。
对老窑无任何资料，无法推测其可疑区的，必须坚持有掘必探，确保安全。
⑤对已知的断层、陷落柱的探水线，由断层、陷落柱所留设的防水煤柱至少向外推20m作为探水线。
⑥ 石门揭开含水层的探水线，探水线至含水层的水平最小距离不得小于20m ，垂直距离应根据水压和隔水层的岩性等资料综合分析确定其最小距离。
⑦探水眼的布置和超前距离，应根据水头高度、煤（岩）层厚度和硬度以及安全措施等综合确定。
⑧根据本矿小窑和矿井采空区分布情况，本矿在井田范围主要对9号煤层进行开采，在9号煤层浅部形成了一定范围的采空区。
矿井在开采9号煤层时，须严格按上述规定严格划定探水线。
2.2.5钻孔超前距、允许掘进距离帮距和密度的确定。
2.2.5.1超前距 a=0.5AL P K P /3=0.5×4×2.698/4903 =20m式中：a —超前距，m ；A —安全系数，一般取2-5m ，取4； L —巷道跨度，取2.6m ；P —水头压力，490kPa ；K P —煤的抗张强度，98kPa ；2.2.5.2允许掘进距离：经探水后,证实无水害威胁后，可安全掘进的距离为：L 允许=L 孔深- a=25~40-20=5~20m式中：L 允许—允许掘进距离，m ；L 孔深—最短的钻孔长度（水平投影长度），设计取25~40m ；a —超前距，m ；经计算允许掘进距离为5~20m 。
2.2.5.3钻孔密度(孔间距)指竖直扇形面内钻孔间的终孔垂距不得超过 1.5m ，水平扇形内各组钻孔间的终孔水平距离不得大于3m 。
2.2.5.4帮距为使巷道两帮与可能存在的水体之间保持一定的安全距离，即呈扇形布置的最外侧探水孔所控制的范围与巷道帮的距离，其值一般与超前距相同，有时可略比超前距小1～2m ，帮距本设计取16--20m 。
2.2.5.5钻孔深度探水钻孔终孔位置始终要超前掘进工作面一段距离，一般采用20m 。
为经探水证实无水害威胁，安全掘进即超前距的长度为20m。
因此探水钻孔的距离长钻80—120m，短钻为25--40m，本文主要说明短钻在探放水的独特作用。
短钻钻孔超前距、允许掘进距离帮距和密度示意图见下图。
2.2.6钻孔孔径本设计配备TXU-75探水钻，最大钻进深度75m，孔径75mm。
2.2.7钻孔数目及布置探水效果的好坏与钻孔布置方式有很大关系。
在布置探水钻孔时必须注意两个问题：其一要确保安全；其二既要保证工作效果又要工作量最少。
探水钻孔布置从平面上看，一般常布置成扇形和半扇形。
上山巷道常布置成扇形，倾斜煤层平巷掘进常布置成半扇形。
扇形和半扇形布置又分为“大夹角”扇形布置(中间沿巷道前进方向一组，两侧各2～3组钻孔，每组 1～2个钻孔，每组钻孔之间的夹角7 º～15 º)和“小夹角”扇形布置(每组钻孔之间的夹角 1 º～3 º，其他同“大夹角”要求相同)，如果运用得当，两种形式都可以取得良好的效果。
钻孔布置见探水钻孔布置方式示意图。
根据本矿的水文地质条件，矿井建设和生产中不需采用疏水降压措施。
2.3探放水设备的选择2.3.1探放水设备选择依据所配备的探放水设备必须能用于井下探水、放水，必须有防爆及获得煤安标志。
其选择的主要依据是钻孔直径及深度，所需钻取的围岩力学性质等。
2.3.2井下探放水设备型号及数量配备TXU-75探水钻4台，二台使用，二台备用。
TXU-75探水钻的最大钻进深度75m，孔径42-75mm，钻孔角度范围0～360°，配备动力4kW。
3、掘进工作面短钻探放水应用实例本文以明锦煤矿9103风巷采空区探放水为实例进行简要分析。
9103风巷掘进工作面地质条件为单斜构造，煤层产状变化不大，煤厚平均厚2.0 m。
根据调查，该片区分布有1个老窑（估计在160 m处），老窑在生产过程中开拓方式为斜井开采，采用房柱式采煤方法，遗留了大量的空棚、空巷（每一空棚、空巷长度少则达数十米，多则达数百米，高度多在2米，宽度有的达数十米，形状、大小极为不规则），并形成有积水区，给该矿造成人为的遗留灾害。
该矿要生存，只有按计划整体复采井田资源。
但在揭露之前，没有资料能够准确说明小窑空棚、空巷的具体位置和积水情况，因而施工要冒很大的透水危险，因此，防治小窑老空水患必然成为明锦煤矿的防治水重点。
经进一步调查了解，该积水区为一三角形。
积水区面积约600 m2，积水量约为1800 m3，当运输巷掘至160 m处，接近该区域，放水量控制在10m3/h左右，放水期间设专人看守放水孔，监视放水全过程，记录并核对放水量，当钻孔水量变小或无水时，反复多次下钻捅孔，以防钻孔被堵造成积水放完假象。
