攀枝花煤业集团有限责任公司大宝顶煤矿四川攀枝花617000
摘要：在煤矿开采过程中，由于上覆煤层开采而形成采空区，在开采下覆煤层时，对上覆采空区积水了解不清，或者放水不彻底，随着下覆工作面的推进及老顶垮落，上覆采空区积水随之涌入工作面，形成透水事故。针对近距离煤层上覆采空区积水水体分布形式、几何位置、积水量存在的不同类型，掘进期间采取“先探后放、探放结合”的不同探放水技术，进行有针对性的超前探放。
关键词：近距离煤层；采空区积水；探放水
引言
矿井水灾是矿井五大灾害之一，矿井防治水管理一直都是大宝顶矿矿井管理工作的重中之重。大宝顶矿是一座年产超过135万t的大型矿井，是多煤层开采和被周边小窑严重破坏的矿井。大宝顶矿开采历史悠久，采空区遍布整个矿区，包括古采空区、大矿的采空区和小煤矿采空区。采空区形成后，在有补给水源的前提下，于低洼地带长时间汇集，使原煤层的采空部位积水，从而形成采空区积水。采空区积水量大小不一，其大小与积水条件和采空的时间等因素有关。根据矿井多年开采实践，对于大矿形成的积水区，其积水范围和积水量较易掌握，而对于老窑和小煤矿采空积水区的积水范围和积水量则难以掌握。采空区积水的存在，严重影响着矿井的安全生产。2006年2012年期间，全国多处煤矿发生透水事故。为此，我矿针对采空区积水类型的不同，进行研究，采取不同方案解决水患，确保安全生产。
1工作面概况及水患分析
1.1工作面概况
22192工作面位于大宝顶煤矿+1220m水平二采区，平均走向长为725m，倾斜长136m，煤层倾角26°～35°。对应地面为荒坡地段，总体趋势为北高南低，有一条简易公路通过工作面。该回风巷以东为利安王家湾小煤矿采空区和河坝田小煤矿采空区，西止该运输巷；北面为22191工作面，南止该工作面切眼。
工作面煤层总体比较稳定，厚度在1．1m～1.5m之间。直接顶为灰黑色泥质粉砂和18-2、18煤层互层，粉砂岩为主，水平层理；直接底为灰黑色泥质粉砂岩，粉砂岩为主，由北往南岩性发育为粉砂岩、泥粉互层，向南粒度变小，北部和中部夹有少量炭质泥岩。
1.2工作面水患分析
22192工作面上覆煤层有18-2、18层，经调查该片区18号煤层在1320m～1350m标高区域受革新二矿和河坝田小煤矿大面积采空，其这两个小煤矿关闭年限较久，采空区内水、瓦斯等情况不明，从煤层底板等高线和充水性图及小窑仅有的访查资料分析，预计破坏区内存有大量的采空积水；且19煤层与18煤层层间距为一般1.5m～8.5m，属于近距离开采煤层，直接顶基本为灰黑色泥质粉砂和18-2、18煤层互层，粉砂岩为主，性脆易碎。巷道掘进时，上覆采空区内充满的积水没有得到释放，会造成掘巷圈面期间顶板软化、局部顶板压力增大、难以维护，严重影响着掘巷期间的安全生产，同时也大大增加了探放水工作的难度。
2积水量分析和探放水方案
2.1采空区积水量的估算
以我矿近距离19煤层上覆18层工作面采空区为例，积水水量的计算：
Q=KSh
式中：p——采空区积水量，m；
K——充水系数，取20％；
h——工作面回采高度，m；
S——采空区面积，m。
取K值时，根据采空区年限的长短适当增减。根据历年采空区水量计算经验，K值取20％～25％。
通过调查革新二矿和河坝田小煤矿所采的18煤层采空区于1997年关闭，开采层位采高h=1.0-1.5m。根据煤层底板等高线及充水性图分析，可预测出该采空区的积水线，并得出18煤层采空区积水面积为S=6200m2，经过调查分析得出，该采空区无其他大的补给水源，因此K值取0.2，由Q=KSh得出18煤层采空区积水量q=0.2×6200×1.5=1860m3，由于小煤矿已采空多年，采空面积及积水量无法进行精确估算，只能在采掘期间执行有掘必探，保证工作面安全生产。
2.2探放水方案
为彻底解除对19煤层上覆采空区工积水的威胁，在掘巷期间，我矿地测部门坚持“有掘必探，边探边掘”的原则，根据小窑采煤方式、采空区充水条件、采空积水存在的几何形态的不同，采取不同的探放方式。
①对上覆18层采空区积水，积水范围基本清楚的情况下，放水孔应尽量打在积水区域的最低点，有针对性地探放。钻孔的方位、倾角、斜长应根据层间对应关系确定。设计钻孔参数如下：
22192回风巷探水钻孔设计参数如表：
②对小窑采空区内积水根据仅有的访查图纸，结合巷道排水能力，确定钻孔个数。为了充分放水，采取“先探后放、探放结合”技术，从预计积水区域最低点向积水区域最高点每隔一定距离打一组探水孔进行密集性排查，根据各组探孔的出水、水压情况，再采取扩大孔径进行探放的方法。
3探放水实施过程
3.1探放水设备
探水钻机为ZY-650型钻机，配备钻孔孔口控水装置、固结套管，安装闸阀，止水套管须在10m以上，安装水压、流量传感器等仪器、仪表等。
3.2排水系统
为了满足此次探放水，在22192回风巷配备1趟2吋管路和2台25kW水泵，在巷道低洼处构建了2个临时水仓，并派专人负责排水全过程。
3.3探放水期间的效果
在探放水期间，派专人进行跟班，随时统计放水量，检验放水效果。分析放水量与预计的采空区积水量是否相符，积水是否彻底放完。经过统计，22192工作面共施工探放水孔30次，进尺6792m，在回风巷施工至445m时探测到上覆18煤层采空区，采空区内无积水溢出。为进一步查清采空区积水区域和下限标高采空范围，矿井利用巷探查清该矿的破坏区域在标高在1332m-1350m，采煤方式为留煤柱开采，8m～12m一个采仓，煤柱为3m～5m，采仓区域内无积水，经钻探和顶板补探眼后及时对巷道支护进行修改，保证了巷道支护质量。通过超前钻探后，既解放了上覆采空积水下20.64万t的煤炭储量，又能减轻掘进时顶板压力，节约支护材料，赢得工作面搬家准备时间，使22192工作面在煤层薄、断层多的情况下月平均回采进度80m左右，从未受到上覆采空积水的影响，顺利采完，为矿连续开采薄煤层产量创造了前提条件。
4结论
由于本技术是在巷道掘进过程中进行探放，存在着多边作业，不可避免存在施工时间和空间上的冲突，需要合理协调、合作。
在掘进期间采用“有掘必探，边探边掘”的先进技术。尤其是对积水量大或积水范围、积水量不清的上覆采空区积水采空区超前探放，突破了在工作面圈出，排水系统健全的情况下，以放为主的传统性放水做法，起到了有的放矢的效果，减少了许多盲目性探钻工序和工作量，这是我们根据历年的探放水经验总结出的一套具有完整性、科学性、可行性的探放水先进技术。该技术在煤矿防治水工作日趋重要、形势日趋严峻、水文地质条件复杂的矿井，尤其是对采空区近探近放具有很大的应用空间，值得煤矿系统在矿井防治水工作中借鉴和推广。