大同煤田雙系開采條件下的立體排水技術

　　摘要:針對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，通過該技術的實施，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：《中國給水排水》(半月刊)創(chuàng)刊于1985年，由中國市政工程華北設計研究院、國家城市給水排水工程技術研究中心主辦。獲獎情況：全國建筑科學類中文核心期刊;中國科技論文統(tǒng)計源期刊;全國優(yōu)秀期刊;華北地區(qū)“十佳”優(yōu)秀期刊,建設部優(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系，因此在石炭系煤層開采過程中不可避免會遇到上覆采空積水的探放問題，同時又因為侏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)時期長，煤炭開采方式種類較多，采空區(qū)形成較為復雜，對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成功對上覆侏羅系采空積水進行了探放[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、9號、11號、14號、15號共5層采空區(qū)，探測結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號煤層解放，僅僅使用單一的探放水技術難以滿足生產(chǎn)要求，為此通過對各類探放水技術的研究分析，最終提出了一套立體排水技術，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

　　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，達到150～300m，傳統(tǒng)的井下探放水方法受設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)已有的資料和探測情況圈定侏羅系采空積水區(qū)范圍，并查找積水區(qū)相對較低點;然后選擇積水區(qū)下方有3～5號層的巷道的位置，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)巷上覆地表使用風動潛孔錘鉆進技術施工3個地面探放水孔，探放上覆侏羅系11號、14號、15號層采空積水，每孔日排水量可達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行排水會給礦井主排水系統(tǒng)造成極大的壓力，必要時則會限制排放水流量來防止主排水系統(tǒng)超能力運行，此法嚴重制約了放水進度。

　　為了加快排水進度，在同忻礦施工地面探放水孔的同時，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，進行排水工作。例如煤峪口礦15號層406盤區(qū)與下部同忻礦一盤區(qū)3～5號層存在壓差關系，直接在煤峪口礦15號層406盤區(qū)巷內(nèi)使用傳統(tǒng)井下探放水鉆機施工鉆孔探放上部11號、14號層采空積水，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3000m3，現(xiàn)場效果良好。

　　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行施工，對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，及時排清積水。具體方法為:首先根據(jù)前期資料及物探、鉆探結果確定積水區(qū)范圍和積水高度，選擇積水較多地點，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，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，加快了排水進度，但由于其費用高，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。

　　3結語

　　本文通過實踐總結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，其實施的前提在于基礎資料完備，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)過可靠的勘探驗證，再依據(jù)層間距和井上、下探放條件具體確定有針對性的排水技術:1)當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，且下覆開采煤層對應有具備排水條件的巷道時，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)進行排水。2)對曾經(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施工井下放水孔進行排水。3)對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，該技術在同忻礦實施后，累計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，技術效果顯著。

　　參考文獻:

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

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

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