大同煤田雙系開采條件下的立體排水技術(shù)

　　摘要:針對(duì)大同煤田下覆石炭系煤層開采存在的上覆侏羅系采空積水的問題，提出了“地面放水孔+井下放水孔+地面抽水井”的立體排水技術(shù)，通過該技術(shù)的實(shí)施，有效地排出了上覆侏羅系采空積水，為石炭系煤層的開采創(chuàng)造了有利條件。

　　關(guān)鍵詞:立體排水;防治水;雙系條件

　　排水方向論文投稿刊物：《中國(guó)給水排水》(半月刊)創(chuàng)刊于1985年，由中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究院、國(guó)家城市給水排水工程技術(shù)研究中心主辦。獲獎(jiǎng)情況：全國(guó)建筑科學(xué)類中文核心期刊;中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊;全國(guó)優(yōu)秀期刊;華北地區(qū)“十佳”優(yōu)秀期刊,建設(shè)部?jī)?yōu)秀期刊。

　　大同煤田為雙系煤田，上覆為侏羅系煤層，下覆為石炭系煤層。上覆侏羅系煤層埋深較小，開發(fā)歷史悠久，現(xiàn)已瀕臨枯竭;下覆石炭系煤層埋深較大，開發(fā)時(shí)間較短，保存較完整，現(xiàn)為大同礦區(qū)的主要開采煤層。由于侏羅系煤層和石炭系煤層存在壓茬關(guān)系，因此在石炭系煤層開采過程中不可避免會(huì)遇到上覆采空積水的探放問題，同時(shí)又因?yàn)橘�羅系與石炭系煤層層間距大，且侏羅系煤層層數(shù)較多，開發(fā)時(shí)期長(zhǎng)，煤炭開采方式種類較多，采空區(qū)形成較為復(fù)雜，對(duì)排水工作造成了極大的難度，同忻煤礦在開采石炭系煤層過程中，通過采用立體排水技術(shù)成功對(duì)上覆侏羅系采空積水進(jìn)行了探放[1-2]，取得了良好效果。

　　1工程概況

　　同忻煤礦為大同礦區(qū)新建的石炭系特大型礦井，主要開采煤層為石炭系3～5號(hào)層，該礦上覆有4座侏羅系老礦，采空區(qū)域面積大，且為多層采空，有侏羅系3號(hào)、9號(hào)、11號(hào)、14號(hào)、15號(hào)共5層采空區(qū)，探測(cè)結(jié)果顯示采空積水量超過500萬m3。為了徹底排清上覆侏羅系采空積水，將3～5號(hào)煤層解放，僅僅使用單一的探放水技術(shù)難以滿足生產(chǎn)要求，為此通過對(duì)各類探放水技術(shù)的研究分析，最終提出了一套立體排水技術(shù)，有力地保證了礦井的安全開采和正常銜接。

　　2立體排水技術(shù)

　　2.1地面放水孔

　　由于石炭系開采煤層與上覆侏羅系多層采空區(qū)層間距較大，達(dá)到150～300m，傳統(tǒng)的井下探放水方法受設(shè)備和距離限制并不適用，為此提出采用在地面施工放水孔排放侏羅系積水的方法，具體為:首先根據(jù)已有的資料和探測(cè)情況圈定侏羅系采空積水區(qū)范圍，并查找積水區(qū)相對(duì)較低點(diǎn);然后選擇積水區(qū)下方有3～5號(hào)層的巷道的位置，在地面施工鉆孔穿過侏羅系采空積水區(qū)打至3～5號(hào)層巷道內(nèi);最后用井下的排水管路與鉆孔套管連接，將上部侏羅系積水通過井下排水系統(tǒng)排出。例如在該礦二盤區(qū)巷上覆地表使用風(fēng)動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)施工3個(gè)地面探放水孔，探放上覆侏羅系11號(hào)、14號(hào)、15號(hào)層采空積水，每孔日排水量可達(dá)2000m3，排水效果良好。

　　2.2井下放水孔

　　雖然地面放水孔排水效果好，但是對(duì)使用房柱式采煤法開采形成的老空積水區(qū)，連通性較差，通常一個(gè)地面放水鉆孔只能放出某一局部積水，且地面探放水孔成本較高，受地表地形及巷道位置等因素限制，使用范圍有限。而且若都通過地面放水孔將上覆采空水引入該礦井下進(jìn)行排水會(huì)給礦井主排水系統(tǒng)造成極大的壓力，必要時(shí)則會(huì)限制排放水流量來防止主排水系統(tǒng)超能力運(yùn)行，此法嚴(yán)重制約了放水進(jìn)度。

　　為了加快排水進(jìn)度，在同忻礦施工地面探放水孔的同時(shí)，又在上覆侏羅系礦井具備條件的巷道和區(qū)域施工了井下放水孔，進(jìn)行排水工作。例如煤峪口礦15號(hào)層406盤區(qū)與下部同忻礦一盤區(qū)3～5號(hào)層存在壓差關(guān)系，直接在煤峪口礦15號(hào)層406盤區(qū)巷內(nèi)使用傳統(tǒng)井下探放水鉆機(jī)施工鉆孔探放上部11號(hào)、14號(hào)層采空積水，并將放出積水接入煤峪口礦主排水系統(tǒng)，每日排水量可達(dá)3000m3，現(xiàn)場(chǎng)效果良好。

　　2.3地面抽水井

　　由于地面探水孔和井下探水孔必須要在有井下巷道的位置進(jìn)行施工，對(duì)于部分下方無巷道的侏羅系采空區(qū)積水排放工作存在盲區(qū)，因而提出從地面施工抽水孔以消除排水盲區(qū)，增加排水量，及時(shí)排清積水。具體方法為:首先根據(jù)前期資料及物探、鉆探結(jié)果確定積水區(qū)范圍和積水高度，選擇積水較多地點(diǎn)，在地面施工大孔徑鉆孔(同忻礦抽水孔選用孔徑為305mm、550mm)直接打至積水區(qū)，然后將配套潛水泵連接好水管及電纜沿鉆孔下至積水區(qū)底部，將積水抽排出地面。同忻礦在北一盤區(qū)共施工抽水孔5個(gè)，該抽水孔的排水有效消除了采空區(qū)積水排放工作存在的盲區(qū)。該排水方法不占用井下排水系統(tǒng)能力，不受井下巷道布置影響，加快了排水進(jìn)度，但由于其費(fèi)用高，施工難度大，精度要求高，適用于局部積水量大、采空水為酸性、且從井下、地面無法直接打孔探放的地點(diǎn)。

　　3結(jié)語(yǔ)

　　本文通過實(shí)踐總結(jié)整理出一套雙系開采條件下上覆侏羅系采空水立體排水技術(shù)，其實(shí)施的前提在于基礎(chǔ)資料完備，例如采掘工程平面圖和礦井充水性圖齊全且能夠準(zhǔn)確反映采空積水的范圍、積水量、最低洼處等采空區(qū)基本情況，且經(jīng)過可靠的勘探驗(yàn)證，再依據(jù)層間距和井上、下探放條件具體確定有針對(duì)性的排水技術(shù):1)當(dāng)開采煤層與上覆多層采空區(qū)層間距較大，采空區(qū)連通性較好，且下覆開采煤層對(duì)應(yīng)有具備排水條件的巷道時(shí)，直接打地面放水孔穿過侏羅系采空積水區(qū)打至開采煤層巷道內(nèi)進(jìn)行排水。2)對(duì)曾經(jīng)使用房柱式等采煤法開采形成的連通性較差的老空積水，在上覆侏羅系礦井具備放水條件的地點(diǎn)施工井下放水孔進(jìn)行排水。3)對(duì)于部分侏羅系采空區(qū)積水下方無巷道的區(qū)域，從地面施工抽放水井直接排除。通過上述方法，有效解決了雙系開采條件下的上覆采空水排放問題，該技術(shù)在同忻礦實(shí)施后，累計(jì)排放出侏羅系采空區(qū)積水近300萬m3，解放了受水患影響的煤層，有力地保證了礦井的安全開采和正常銜接，技術(shù)效果顯著。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1]孫桂榮.同忻雙系井田開采水害綜合探測(cè)與立體防治技術(shù)[J].同煤科技，2018(2):36-39.

　　[2]韓玉冰.老空區(qū)探放水技術(shù)研究[J].煤，2013，22(6):46-47.

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