采空区积水预测与大角度钻孔探放在晓明矿的应用
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采空区积水预测与大角度钻孔探放在晓明矿的应用
晓明矿北二四层采空区内约有积水8000m3，直接影响着其下部N2709工作面的回采工作。
通过在掘进过程中采用大角度钻孔对上部采空区积水进行探放，保证了安全生产，又保证了工作面的持续。
标签：采空区积水；水量计算；大角度探放；持续性
1 概述
晓明矿井田生成在中生代早白垩纪为陆相沉积，隐蔽式煤田，断陷型聚煤盆地。
地质构造以断层为主，均为正断层，断层走向以南北向为主。
本井田现开采一水平，上含煤段。
本段共含煤十层（1#、2#、3#、4-1#、4-2#、5#、7#、8#、9#、10#）其中4-1#、7#煤层厚度大、分布广，为本矿主采煤层。
矿井水文地质条件简单，煤系地层主要有三层含水层，自上向下分别是第四纪含水层、白垩系砂砾岩含水层、侏罗系砂砾岩含水层。
影响到开采煤层的为白垩系砂砾岩含水层。
N2709工作面位于晓明矿北二采区七层九段，工作面贯穿晓明一号向斜，南部为北二采区七层中巷，北部为我矿与大明矿井田边界，东部为N2710采空区，西部为F320断层，上部为四层采空区。
本工作面采用综合机械化采煤工艺，倾斜长臂采煤法回采，工作面斜长1331m，1号切眼85m，2号切眼50m，3号切眼65m。
煤层厚度1.90～2.85之间，一次采全高，工作储量61.6万吨。
工作面没整体呈向斜，轴部位于晓明矿与大明矿井田边界向南650m处，走向94°，两翼倾角不等，南部3°～18°，平均14°，北部3°～13°平均10°。
见图1
2 北二四层、409工作面采空区积水的成因及水量计算
N2409工作面位于N2709工作面上部，平均层间距在50米左右，N2409工作面于2007年1月份开始回采，到2007年9月份回采结束，根据面积比拟法测算，N2709工作面回采期间平均涌水量为0.6m3/h。
出水层位为白垩系砂砾岩含水层，白垩系砂砾岩含水以静储量为主，为弱含水层。
N2709及N2409工作面均为倾斜长臂采煤，N2409工作面瓦斯治理采用顶板斜交钻孔抽采技术，过向斜轴后N2409回顺内平均布置40个抽放钻场，每个钻场需要施工4～6个（平均5个）抽放孔，每个孔平均需要施工12小时，打钻每小时用水7～8m3。
既每个抽放孔用水约84m3，每个钻场用水约420m3，40个钻场用水计：16800m3，全部放如N2409采空区。
N2709邻区N2710工作面于2008年1月～10回采结束，N2710工作面回采期间已经对上部采空区积水进行了一次探放。
N2709上部采空区积水量：根据N2409工作面回采期间自然涌水量、顶板斜交钻孔用水量、邻区N2710探放水
情况统计，预计N2709上部四层采空区积水量约为8000m3，采空区岩石充水系数15%计算采空区汇水面积为5.33万m2。
3 N2709回顺探放水钻孔的施工
为了保证N2709工作面在回采期间的安全，在掘进施工期间要把上部采空区积水排放掉，设计在掘进施工通过向斜轴后，在向斜轴的最底部施工两个泄水钻场对N2709上部采空区积水进行探放。
见图2、图3。
根据以往探放水经验分析，以前钻机开孔角度基本都不大于30°。
角度小、钻孔施工长度大、工程量大，遇到坚硬的岩层时容易跑钻，钻孔施工不到采空区内使积水无法排出。
通过大角度钻孔解决了上述的缺点，但大角度开孔需要做好钻杆防退工作。
1号泄水钻场位于N2709过三切眼200处，该位置首先探明水压0.60MPa，自2009年1月30日至2月3日共施工两个探放水孔，具体参数见表1。
2号泄水钻场位于N2709过三切眼250处，该位置水压为0.69MPa，自2009年2月27日至3月2日共施工两个探放水孔，具体参数见表2。
4 N2709工作面放水情况
本次放水主要以3#、4#孔为准，由于采用大角度（60°倾角）钻孔放水，放水效果明显，于2009年3月2日至3月18日共放水7700m3，N2709工作面上部四层采空区积水已基本放完，但采空区仍存在自然涌水现象，实测自然涌水量为2.8m3/h，N2709工作面在掘进过程中未发生出水事故。
5 工作效果
通过科学分析水压、分析采空区积水途径，严密观察掘进工作面水情，合理的利用探放水方法，采取大角度探放水、疏干降压、降低危险系数的方案的可行性：
（1）实践中证明大角度探放水钻，节省时间，节省物力。
（2）确保了安全生产接续，杜绝水患的影响而发生停工事故。
（3）确保了安全生产。
实践说明，回顺掘进期间，未发生突水事故。
作者简介：崔志国（1980-），男，辽宁省调兵山市人，2007年毕业于辽宁工程技术大学职业技术学院地质专业，现任铁法煤业（集团）有限责任公司晓明矿工程地测大队地质副队长。
