综放工作面过新近系封闭不良钻孔技术研究

郑瑞良 赵 健 王若松

（山东新巨龙能源有限责任公司，山东 菏泽 274918）

2303N工作面为新巨龙公司-810m水平二采区北翼第三个开采的综放工作面，工作面一联巷以北靠近上平巷侧（见煤点距上平巷6.5m）存在一个10-3S地面钻孔，该钻孔为水文孔，2010年施工，终孔深度1034.89m，终孔层位于18-2煤底板。2303N工作面西部相邻的2302N工作面在推采至10-3S钻孔附近区域时，发生了新近系含水层出水现象（含泥沙），最大涌水量116m3/h，累计出水量36151m3，对2302N工作面推采带来一定影响，分析10-3S钻孔封闭不良。因此，为保障工作面过10-3S钻孔期间防水安全，对2303N工作面过钻孔期间防治水技术进行研究是必要的。

1 研究内容

一是研究2303N工作面10-3S钻孔附近区域富水性，二是研究工作面过钻孔期间的防治水措施，确保安全通过。

2 实施方案

2.1 钻探探查

井下探查共设计钻孔6个。2016年1月24日～2月29日，在2303N联络巷内施工完成了1-2#、3-1#、3-3#探查孔；受施工条件限制，将钻场位置调整至2303N上平巷，2016年5月6日～6月13日，在2303N上平巷施工完成了1-1#、2-1#、2-2#探查孔。共计完成钻孔6个，总进尺768m，具体探查情况如下：

（1）1-1#探查孔：方位角342°，仰角60°施工，终孔深度160m，136m见水1.0m³/h，水温38℃。

（2）1-2#探查孔：方位角327°，仰角45°施工，终孔深度92m，无水。

（3）2-1#探查孔：方位角350°，仰角55°施工，终孔深度160m，145m见水1.0m³/h，水温38℃，水压0.4MPa。

（4）2-2#探查孔：方位角350°，仰角37°施工，终孔深度116m，112m见水0.5m³/h，水温38℃。

（5）3-1#探查孔：方位角319°，仰角45°施工，终孔深度135m，无水。

（6）3-2#探查孔：方位角319°，仰角30°施工，终孔深度105m，无水。

具体施工情况如图1所示。

图1 井下探查钻孔平面布置图

图2 2303N联络巷钻孔施工剖面图

图3 2303N上平巷钻孔施工剖面图

2.2 10-3S钻孔区域富水性分析

2016年7月份，在井下采用瞬变电磁法对2303N工作面进行了电法物探，10-3S钻孔区域未发现富水异常区。如图2、图3所示。

（1）根据井下探查孔资料分析，施工的6个钻孔终孔位置覆盖了10-3S钻孔周边区域，其中3个钻孔无水，3个出水钻孔中单孔最大水量1.0m3/h。说明10-3S钻孔区域3煤层顶板导水裂缝带发育高度范围内各含水层富水性弱。

（2）施工的6个钻孔中有2个钻孔终孔深度高于导水裂缝带预计线，其中1-1#孔超出导水裂缝带线18m（垂距），2-1#孔超出导水裂缝带线10m（垂距）。两个钻孔水量均为1.0m3/h，出水点位于导水裂缝带发育高度以下，其余4个钻孔终孔位置位于导水裂缝带发育高度以下，基本无水。分析2303N工作面开采此区域时，正常情况下突水几率小。

（3）3个出水钻孔中出水位置均位于基岩段且为清水，水温38℃。分析出水水源为3煤层顶板砂岩含水层，新近系含水层未发生出水。

（4）根据物探及钻探资料综合分析，2303N工作面10-3S孔区域导水裂缝带高度范围内含水层富水性弱，工作面开采期间突水几率小。

2.3 地面电法物探

为了查明10-3S钻孔区域上方各含水层富水情况，委托河南煤田地质局物探测量队对2303N工作面区域范围内进行了地面瞬变电磁法物探，探测控制层位至3煤层底板下30m。结合本次电法物探成果，与2012年进行的地面瞬变电磁（探测控制层位至3煤层底板下三灰含水层）结果对比综合分析，最大的区别是本次勘探增加了一个C2富水异常区，10-3S封闭不良钻孔位于该富水异常区内（如图4所示）。推断该10-3S封闭不良钻孔对新近系底部富水异常产生较大影响，改变了地层的含水性。因此，工作面推采过10-3S前必须采取措施进行探查及评价。

图4 两次瞬变电磁勘探成果新近系底部富水异常区分布对比图

2.4 施工探巷

为了进一步查明10-3S钻孔封闭情况，设计并施工一条钻孔探巷，共计12m。探巷施工期间严格落实超前探查措施，超前距不小于2.0m，确保了巷道掘进期间的防水安全。

2.5 探巷的探测效果

探巷揭露套管后，为了查清套管内充填情况，计划对套管进行截割，制定了专项安全措施，截割前在套管上焊接了Φ51mm直通，确保出水后可安装球阀控制涌水。通过施工查明套管内无充填物，仅有残存的施工时的泥浆，印证了钻孔封闭不良这一结果。套管截割完成后，在顶端及底端焊接了挡板并对套管内部进行了注浆。

2.6 开采期间处理措施

2303N工作面推采时编制了过10-3S钻孔专项防治水措施：（1）确定了钻孔周边30m不放顶煤的开采方案，极大程度减少了对钻孔套管的破坏，并减小了工作面开采对钻孔附近区域顶板岩层的破坏；（2）针对工作面中下部存在低洼点的情况，完善了电泵排水系统，敷设了专门的108mm排水管路，确保了涌水及时排出。

3 下一步安全技术措施

（1）采区设计之前，必须查阅设计采区所能影响到的钻孔资料，全面了解钻孔的封闭情况。

（2）对于钻孔资料不详、模糊的钻孔，必须以“封闭不良钻孔”对待，在设计说明中必须明确提出来，作为视在安全隐患来处理。

（3）在设计中明确告知施工单位，所要揭露的钻孔数量及位置，以及钻孔的封闭情况，让施工单位提前做好应对措施，防患于未然。

（4）在回采或巷道施工过程中，在距钻孔20～30m时，必须进行探放水工作，以确保施工安全。

（5）在探放水工作之前，必须在作业地点备足封孔材料和排水设备，以备有水时立即排水。

4 结论

通过对2303N工作面过10-3S封闭不良钻孔综合防治水技术进行研究，实现了物探、钻探、巷探全方位结合，对巨厚表土层综放工作面如何安全通过新近系封闭不良钻孔实现了全新突破；同时形成了过封闭不良钻孔的成套防治水技术，为下一步工作提供了经验及依据。