煤矿探放水工程设计优化与实践_王宏科
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据统计，老空透水事故占煤矿水害事故的80%以上，主要原因是探放水措施未严格落实，在有透水征兆的情况下仍违规作业等。
采空区水的问题在我国许多煤矿中已越发突出[1-8]。
因此，在矿井防治水害工作中，要把采空区探放水工作做为重中之重。
本文以神府矿区柠条塔煤矿N1200工作面为例，对采煤工作面顺槽掘进过程中探放水工程设计进行优化并付诸实践。
1工程概况柠条塔煤矿中部沿考考乌素沟及其支沟分布着不少地方煤矿，主要开采1-2、2-2、3-1号等煤层。
经过调查，柠条塔煤矿N1200工作面内确实存在地方煤矿以往的采空区（图1）。
因此，为了确保掘进、回采期间工作面的安全工作，针对N1200工作面首先需进行巷道超前探放水工作。
2原探放水工程设计方案2.1探放水钻孔的布置原探放水工程设计方案依据《煤矿防治水规定》，其设计参数主要与超前距、允许掘进距离、帮距和钻孔间距有关，具体设计参数如下：超前距设置为30m 、允许掘进距离设置为70m 、帮距设置为30m 。
鉴于本次是探测老空水工程，故钻孔终孔位置平距取3m ，一旦钻孔揭露老空水，须按照《煤矿防治水规定》第九十四条“钻孔终孔位置以满足平距3m 为主，厚煤层内各孔终孔的垂距不得超过1.5m ”进行布孔[1]，原工程设计方案平面示意图如图2所示。
煤矿探放水工程设计优化与实践王宏科1，白有社2，罗得把3（1.陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司，陕西榆林719314；2.陕西省煤田地质局一九四队，陕西铜川727000；3.广西交通规划勘察设计研究院，广西南宁530011)摘要：为防止矿井采煤工作面顺槽掘进过程中与小煤矿采空区掘透，威胁矿井安全，以神府矿区柠条塔煤矿N1200工作面探放水工程设计为例，分别从钻孔数量、钻孔进尺、施工工期以及预算费用等方面，对设计进行了优化，增加了矿井直流电法超前探测技术，减少了钻孔数量。
实践表明，优化后的设计方案操作性强，可靠性高，在施工中也未出现水灾事故，有效地防治了矿井建设和生产中水灾害问题；同时也为其他存在水害隐患的矿井提供可借鉴的经验。
关健词：探放水；工程设计；超前物探；优化；可行性分析中图分类号：TD745＋.2文献标识码；A作者简介：王宏科（1975—），男，陕西扶风人，工程师，主要负责矿井地测防治水和技术管理工作。
收稿日期：2012-08-14责任编辑：樊小舟中国煤炭地质COAL GEOLOGY OF CHINAVol．24No．11Nov ．2012第24卷11期2012年11月文章编号：1674－1803（2012）11－0048－04doi ：10.3969/j.issn.1674-1803.2012.11.12Coalmine Groundwater Exploration and Drainage Project Design Optimization and PracticeWang Hongke 1,Bai Youshe 2and Luo Deba 3(1.Shaanxi Coal Shenmu Ningtiaota Mining Co.Ltd.,Yulin,Shaanxi 719314;2.No.194Exploration Team,Shaanxi Bureau of Coal Geological Exploration,Tongchuan,Shaanxi 727000;3.Guangxi Communication Planning,Prospecting,Design and ResearchInstitute,Nanning,Guangxi 530011)Abstract:To prevent cut through into small coalmine gob area during coal face crossheading advancing process and threatening mine safety,taking the N1200working face groundwater exploration and drainage project design in the Ningtiaoata coalmine,Shenmu-Fugu mining area as an example,carried out optimization from aspects of borehole number,footage,operation period and budgeted costs,incorporated mine direct current advanced prospecting and reduced borehole number.The practice has demonstrated that,the design scheme after optimization has better maneuverability,higher dependability.No water damage happened during operation and controlled water hazard issue during mine construction and production effectively.Thus have provided reference can be used in other coalmines with hidden water damage troubles.Keywords:groundwater exploration and drainage;project design;advanced geophysical prospecting;optimization;feasibility analysis11期2.2采空区超前探工程布置顺槽掘进面超前探放水钻孔开孔布置如图3所示，由于终孔垂距不得超过1.5m，因此第一序次所有钻孔均需上调0.6°，第二序次所有钻孔均需上调0.3°，第三序次所有钻孔均需上调0.9°，确保终孔垂距符合《煤矿防治水规定》的要求[1]，所有探放水孔均为煤层孔。
顺槽第一序次第一批共设计9个钻孔，钻孔倾角均为0.6°，预计深度均为100m，其方位角如下表1所示。
3探放水工程优化设计方案3.1超前物探技术本次井下N1200工作面回风顺槽直流电法超前探测选用YD（A）型防爆数字直流电法仪。
根据实际勘探情况，设计勘探距离一般在80m内，循环探测的相邻两次探测重叠20m，当发现有可疑异常时，有必要加密探测。
N1200工作面回风顺槽超前探测A1、A2、A3极距4m，MN极距4m，A3距迎头前3m （图4）。
迎头位置Δ61～19m。
超前探测剖面图如图5所示，超前探测成果图如图6所示。
根据探测资料分析，迎头前方有1处低阻异常区域，位于迎头前方22～23m处。
3.2探放水钻孔优化设计布置依据N1200工作面回风顺槽超前物探成果，沿该顺槽掘进方向，按照扇形布置钻孔3个进行打钻验证确认，钻探钻进距离为100m，允许掘进距离70m，比物探探测的允许安全掘进80m的距离少10m，以增加安全可靠度，钻孔具体布置如图7、8所示。
钻孔倾角均为0.6°，预计深度均为100m，其方位角为：T1－1，67.7°；T1－2，79.7°；T1－3，91.7°。
4探放水工程的实施及效果柠条塔煤矿N1200工作面设计长度1273m，经表1顺槽第一批循环探放水钻孔方位角Table1Azimuths of first batch crossheadingboreholes for prospecting and drainage钻孔编号方位角/（°）T1-167.7T1-370.7T1-573.7T1-776.7T1-979.7T1-1182.7T1-1385.7T1-1588.7T1-1791.7王宏科，等：煤矿探放水工程设计优化与实践49第24卷中国煤炭地质表2原工程设计与优化工程设计对比表Table 2Comparison table of original andoptimized project designs项目钻孔数目/个钻孔进尺/m 预计工期/d 预算费用/万元探放方法原设计3315.36296.4钻探优化设计5252002620.9721钻探＋物探比较结果减少94%减少94%缩短77%减少92.92%地表二维地震调查设计的切眼附近存在疑似的地方煤矿采空区。
为了保证N1200工作面回风顺槽正常掘进，根据调查结果，确定回风顺槽从750m 处作为探水线开始超前探工作（物探与钻探结合）。
钻探在回风顺槽、开切眼内超前探100m ，掘进70m ，留30m 的安全距离。
首先进行直流电法超前探测，结果发现N1200工作面回风顺槽1223～1225m 处发现低阻异常。
随后根据其结果，按照扇形布置3个钻孔进行打钻验证，在1222m 处探到采空区（图9），放出采空区积水约300m 3，说明探测结果准确。
以此为依据，N1200工作面回风顺槽在1172m 处进行工作面切眼开口，避开了地方煤矿采空区，实现了安全回采。
5探放水工程优化前、后对比与分析以一个探放水循环来进行对比，分别从钻孔数、钻孔进尺、工期及费用等方面进行对比，具体见表2所示。
通过表2发现：相对于原探放水工程设计，优化后的设计钻孔数目大大减少，相应的施工工期也进一步缩短，费用也大幅度下降，而且探放水具有针对性，安全性也提高了。
因此，优化后的探放水工程设计，经在N1200、N1202等工作面实践，无论从施工工期、费用以及安全可靠度上都比较科学合理，具有较强的可行性，能够达到探放小煤窑采空区水的目的。
6结论本文针对原设计在井下工作面单一采用钻探手5011期2.2.2.3误差分析两种方法计算出两个结果，误差是6.97％；从结果分析不难看出，单孔示踪和孔间示踪都是研究地下含水层水流向、流速的有效方法。
在实际操作过程中，完全可以选择有针对性的方法进行测量；由于自然电位法地面电极距太长，无法控制在高精度情况下来测量，数据结果偏大属正常合理；两种方法相比，流速测量选择孔间示踪结果。
3结论利用充电法测定地下水流速流向在浅部含水层一般施测只需12h，如果流速较大的地区，6～8h即可，而本研究工作由于测定含水层埋深接近800m，且流速缓慢，用70h才完成了野外数据采集工作，工作难度很大。
获得煤系含水层地下水流速流向参数，这对于加强综合勘探，提高水文勘探的效果，以及资料的充分利用均有深远的意义。
