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摘要：根據西河礦區3201工作面概況，提出并分析了分層分步探放水工程設計及其應用，探討了水害治理措施，為以后有效解決掘進任務與探放水工作提供新方法。
關鍵詞：探放水；保安煤柱；老空區積水；分步探放
0引言
近年來，煤礦透水事故占到煤礦事故的80％，且隨著采區的擴大，工作面兩側出現老空區的情況越來越多，老空區積水成為了影響掘進速度的主要因素。因此，對老空積水的探放工作尤為重要。安全合理有效的探放水工作，既要保證掘進任務能按期完成，又要保證生產安全。
1工作面概況
西河礦區3201工作面位于礦井北部，工作面處于下山掘進，該工作面左右兩側都是采空區，原開采設計該工作面開切長度100m，左右兩側各留有40m的保安煤柱?，F由于現開采的3#煤資源緊缺，為了節約資源，提高回采率，決定將原設計的開切寬度增加到150m，寬度的增加導致兩側的保安煤柱由原來的40m減少到15m，這樣也給探放水工作帶來大量工作。根據探放水的有關規定，如果保安煤柱留有40m時，外側的控制安全距在30m，也就是保安煤柱留有40m，大于安全距離10m，兩側采空區的水將不進行排放，現兩側的保安煤柱只有15m，不符合探放水幫距的控制距離，所以兩側采空區的積水必須放掉。采空區積水情況主要存在兩方面：a)現開采區域的3號煤層整體走向西北高東南低，充水的主要水源為頂板含水層水，現開采的3號煤層厚度為5m，回采后冒落帶的高度導通頂部含水層，使含水層的水盡入采空區，形成采空區積水；b)本區域開采3號煤層的覆蓋層比較淺，頂部沙巖裂隙相對較大，沙巖裂隙與基巖風化帶裂隙發生水力聯系，導致大氣降水滲入采空區，形成采空區積水。由于該區域大部分已開采，采空區內又有積水，因此該區域水害主要為采空區水。施工巷道需穿過多處古空區，巷道掘進中存在水患威脅[1-2]。
2探放水設計
根據地面物探，在工作面中部至底部地段及左右兩側存在低阻異常區，按探放水的三線管理，對工作面的掘進劃了警戒線、探水線、積水線，并按三線制定相應的探放水設計。當掘至探水線時，對積水區域按探放老空水的設計標準進行打鉆探放，要求進行打鉆探放，當鉆孔打透采空區時，只有采空區內水位高于鉆場鉆孔位置的積水能排出，當巷道向前掘進時，鉆孔位置隨著巷道向前推移降低，低于采區空積水位置，積水就會從探水孔中流出，這樣導致作業現場積水不能集中排放，造成作業現場煤水混雜，作業環境特別差，無法操作，給安全工作帶來大的不安全因素。既影響了掘進進度又不能確保采空區的積水排放，根據作業現場的條件，必須制定一種既能排放采區積水，使工作面不受采空區積水的威脅，又能給作業現場帶來好的作業環境，確保安全掘進[3-5]。因此，制定邊掘進邊放水方法，結合施工時程與現場監測情況，提出三線分層分步的探放水設計方法。
3探放水實施方法
在采空區側設定1個鉆場，垂直采空區進行打鉆探水，并在底部挖好水窩，安好排水泵，鉆孔的設計分上中下3個位置。a)在巷道的上部打一鉆孔并與采空區打透，主要是觀察采空區積水的水位水壓；b)根據上部鉆孔的結果，在中部打放水孔放水，鉆孔數量根據排水能力進行確定；c)當中部的放水孔中積水排放空后，在巷道底部布設驗證孔。驗證孔主要檢驗采空區底部積水情況和對采空區水排放標準中的實際指標值進行驗證。鉆孔數量根據放水情況確定，至少對2個指標進行驗證；d)根據底部鉆孔驗證的水位高度，結合巷道的傾角計算下次探放鉆場位置；e)下次探水位置處采空區積水的水位高不能超過探水位置地段巷道的頂板高度。也就是上次探水底部的驗證鉆孔的位置高度平行于下次探放水點上部觀察水位孔的水平位置；f)確定了下次探水鉆場的位置，與下次探水點的距離，也就是允許掘進距離，以此類推，直到工程完成。
4水害治理
a)要建立隔離設施和泄排水系統。在水平延深設計中，為了確保井底、兩翼、水平和上下組煤之間實現隔離，必須考慮防水閘門等隔離設施。為了增強抗災能力，設計水平排水能力不低于3000m3/h。為了避免下山采區受水威脅，在掘進期間要設有臨時排水系統，并建成足夠能力的排水系統。按照腰線，布置采區內回采巷道傾斜上山，水平和采區設有泄水巷，以便泄水；b)要定探水警警戒線。要清楚巷道前方斷層、陷落柱或鉆孔等構造情況，根據斷層落差定出寬度為平行防水煤柱線外推20m～100m的探水警戒線，當巷道進入警戒線后，在探明斷層的位置、產狀及導水性后，停頭打鉆超前探水，方可決定防水煤柱留設或采取注漿加固措施過斷層；c)加固底板注漿。在準確探查構造及水文情況后，對于構造不清、水文情況復雜的地段，巷道底板實際水壓值要大于安全水壓值，或隔水層厚度小于安全隔水層厚度時，采取底板加固措施。同時，為了防止巷道掘過后的滯后出水，除了采取注漿改造加固巷道底板措施外，對于水文地質異常、水量大、水壓高的塊段，要加強巷道的支護，保證掘進安全，提高巷道底板的支護強度。因此，為了減少架棚支護下挖腿窩對底板的破壞，要積極采用錨桿支護，采用反拱封閉底板，提高巷道底板強度[7]；d)對于落差大于1.5m斷層來說，斷層兩盤都要留有足夠的防水煤柱，煤柱寬度上、下盤分別不少于20m、15m。對于落差在1.5m以下的有導水跡象的斷層，煤柱寬度不得少于15m～20m。當水壓大于0.6MPa，在水文地質復雜區域，水壓起底超過0.5m或水壓小于0.6MPa；在受水威脅的區域，一般情況下，巷道施工不破壞煤層底板，施工巷道起底超過1m時，必須經過批準。
5結語
該方案通過審批并實施，完成礦井兩順槽的掘進任務并成功探放采空區積水約6×104m3，成功解決采空區積水問題。分層分步的探放水新工藝優化加快了沿空巷道掘進速度，優化了施工工藝，在保證生產安全的同時，對于礦井節約成本、加快施工進度有著重要的意義。
參考文獻：
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作者:王國軍 單位:山西煤炭運銷集團陽城西河煤業