穿软岩层放高压老空水技术

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1、穿软岩层放高压老空水技术四矿欧阳广斌邵建平王辉内容提要老空水是威胁矿井安全生产的重要因素之一，我们采用煤体注浆加固技术、孔口管控水技术及双套管放水技术，解决了穿软岩层放水所遇到的技术难题，为穿软岩层放老空水摸索出了成功经验。关键词高压老空水软岩层放水煤体注浆孔口管控水四矿位于平顶山矿区中部，核定年生产能力280万t，主采丁5-6、戊8、戊9-10、己15、己16-17煤层，生产采区有丁九、戊九、己一和己三4个采区。在己三采区，受褶曲影响，工作面回采后，在老空区积聚了大量老空水，工作面在掘进过程中时常受到上个阶段老空水威胁

2、，目前，老空水已成为制约己三采区安全生产的重要因素之一，有效地解除水害的威胁，成为防治水工作急需解决的技术难题。在己16-17—23020工作面风巷集中放高压老空水时，我们采用煤体注浆加固技术、孔口管控水技术及双套管放水技术，既安全，又快速地解除了水害的威胁，为防治水工作摸索出了成功的经验，其技术已在四矿防治水工作中得到广泛应用。1概况1.1己16-17—23020工作面简介该工作面位于己三采区西翼上部，设计为综采工作面，其南部己16-17—21220工作面于1995年6月回采结束：北部己16-17—23040工作面于2

3、001年10月回采结束。设计可采走向长1150m，倾斜长190m，采深平均830m，煤层倾角9~12°，煤厚平均3.8m，煤层直接顶为碳质泥岩及砂质泥岩，老顶为20m厚的大占砂岩含水层；直接底为泥岩及砂质泥岩。风巷外段设计以30°夹角接近己16-17—21220工作面机巷，风巷里段与己16-17—21220工作面机巷中心对中心相距7m，沿小煤柱掘进。1.2工作面充水因素分析该工作面相邻上下阶段都已回采，风、机两巷在掘进过程中已不受老顶砂岩水威胁。但是，风巷在接近己16-17—21220工作面时，受到该工作面大量老空水的威

4、胁，一旦发生突水事故，不但风巷被淹，而且己三采区下部的采掘工作面都要被淹没，影响矿井的正常安全生产。33己16-17—21220工作面在回采期间最大涌水量60m/h，正常涌水量25m/h，回采结束后，3自机巷口一直有5m/h的水向外流，积水处标高-357.6m，积水水压0.28MPa，积水面积约1023万m，积水量约15万m。2放水技术难点分析（1）己16-17煤层属于“三软”煤层，煤体坚固性系数为0.5～1，在长期老空水的渗透、浸泡下，强度低，抗渗漏性能差，因此，需选择合理的防隔水煤柱，确保探放水安全。（2）由于地压较

5、大，地应力比较集中，钻进过程中易发生夹钻、卡钻，造成废孔，因此需选用功率较大的钻机。（3）探放水孔在水流冲刷浸泡下，易塌孔，堵孔严重，疏通较困难、工作量大、安全性差。（4）在探高压老空水过程中，钻孔流量不易控制，易失控，发生淹巷、淹面事故。（5）通常下套管方法，不能保证安全。在高压水作用下，易导致套管失控。3探放水方案通过对以上充水因素及己16-17煤层探放水难点的分析，经有关人员认真研究决定，在己16-17—23020工作面风巷实施集中探放老空水，制定的探放水方案设计如下。3.1钻机选型本次探放水选用先进的MK—4型液

6、压全自动钻机。3.2隔水煤柱选择根据《煤矿安全规程》、《煤矿防治水工作条例》及有关探放水的规定，同时依据四矿探放水经验，留设20m隔水煤柱。3.3钻窝及泵窝的布置在己16-17—23020工作面风巷迎头掘至距己16-17—21220工作面机巷下帮24m时停掘，靠此风巷上帮，垂直己16-17—21220工作面机巷布置一钻窝，长4m，宽4m，高2.2m，全锚网加锚索支护，并套上金属梯形棚子。在风巷的下帮布置2个泵窝，要求长3m，宽3m，高2m，泵窝底部低于巷道底板2.0m，实施全锚网支护。3.4钻孔布置在钻窝迎头共设计放水孔

7、3个，见图1，其中1号孔居中并垂直于己16-17—21220工作面机巷，2号、3号孔扇形分列在两边，均与1号孔呈25°夹角，钻孔开孔高度1m，终孔位置为己16-17—21220工作面机巷顶板以下0.4m处，3孔倾角以实测标高计算后确定。如果前两个放水孔已达到放水目的，第3个孔不再施工。图1探放老空水钻孔布置平面图3.5钻孔结构三个钻孔结构相同见图2，设计钻窝前煤柱20m，下Φ110mm的套管10m，前方钻孔Φ56mm。套管外端接4吋阀门，再接孔口密封装置（防喷装置）以保证有控制放水。放水钻孔堵孔严重，达不到放水效果时，需

8、要在原套管内下第二层Φ73mm套管，套管长22m，一直下至采空区内，如图3所示。3.6放水3正常2个放水孔，最大放水量可达100m/h左右，放水时间需2个月。图2钻孔结构及孔口装置示意图图3双套管结构示意图4探水施工4.1煤体注浆加固（1）开孔。开孔前要重新标定钻机定轴方位和倾角，然后用Φ42mm钻杆，接Φ130mm