掘进工作面立体压茬式布孔疏放小煤窑采空积水

刘建宇 武俊峰

（1.霍州煤电集团腾晖煤业，山西 霍州 031400；2.霍州煤电集团技术研究院，山西 霍州 031400）

腾晖煤业为资源整合矿井，井田范围内存在以往小煤窑不规则开采破坏区。随着矿井生产能力不断提升，煤炭资源储量逐步减少，为进一步解放煤炭资源，腾晖煤业探索在邻近小煤窑采空积水区布置回采工作面。在掘进超前探测过程中探索出了一套实用可行的综合探测方法，准确探透并疏放小煤窑采空积水，消除了水害威胁，确保了矿井防治水安全。

1 工作面概况

腾晖煤业2-100工作面开采2#煤层，煤层厚度5.3～6.0m，平均倾角为2°，煤层底板标高+317～+310m。顶板含水层主要为K7、K8、K10三层砂岩含水层，据以往回采工作面实际揭露，顶板砂岩含水层富水性弱，对掘进无影响。底板含水层主要为奥陶系灰岩含水层，根据矿井水文孔资料，该区域奥灰含水层富水性弱，无历史出水记录。工作面主要水害威胁为小煤窑采空积水。依据整合矿井地质报告，2-100工作面东部为CK2-13采空积水区，该采空区为原周边小煤窑越界开采形成，开采时间为2003～2005年，预计积水标高+326m，采空积水面积27800m2，积水量42000m³。2-100工作面与采空积水区相对位置见图1。

2 掘进工作面超前探测

2.1 物探探测

工作面掘进前对顺层及顶板方向实施了瞬变电磁探测，掘进80m后用直流电法和瞬变电磁综合探测，并对圈定的异常区进行钻探验证。

图1 2-100工作面与采空积水区相对位置示意图

2.2 钻探设计

矿井在物探正常区域进行常规超前探，临近异常区域加密探，临近积水线密集探，超前钻探设计按照“立体压茬式”布孔，并逐步探索形成了“长探+短探+班自探”的综合探测模式。“长探”孔设计孔深60m，对正前、两帮、物探异常区进行验证。由于煤层平均厚度为5.5m，小煤窑破坏区一般在上分层，因此钻孔分上、下层布置，上分层孔加密，每孔成孔后进行窥视，对钻孔进行纠偏补打。长探孔保证超前20m安全距离，两帮30m安全距离，确定无水害威胁后掘进40m。

表1 长探钻孔钻探设计

在长探60m掘进40m的基础上，短探执行“探15m掘进10m”循环闭合管理，对长探钻孔密度控制不足区进行了补探，钻孔也是上、下分层布置，保证5m超前、两帮安全距离，5m作为闭合区域，确定无水害威胁后掘进10m。另在短探15m掘进10m的基础上，由掘进队组执行班自探“探七掘四”，保证3m超前、两帮安全距离，确定无水害威胁后掘进4m。

图2 长探钻孔立体压茬式平面、剖面、断面布置图

表2 短探钻孔钻探设计表

图3 短探钻孔立体压茬式平面、剖面、断面布置图

3 窥视测孔

窥视测孔一是对钻孔进行测偏，真实反映钻孔轨迹，纠偏补孔，提高钻探的精准性；二是钻孔测井，辅助判断确定孔内岩性；三是采空区窥视，观测采空区内部情况，确定疏放水效果。通过钻孔窥视技术，确保钻探效果达到了设计预期。尤其是第4至第6循环，共8个钻孔揭露采空区，疏放水量36158m3，确保掘进工作面无突水威胁。钻孔窥视见采空情况见图4

图4 窥视钻孔实见采空情况

4 揭露采空破坏情况

依据钻孔见采空情况分析采空积水区内有两条空巷。第一条空巷走向205°，探明长度65m，延伸到巷道正前方85m处；第二条空巷走向161°，探明长度50m。通过综合探测准确圈定小煤窑采空积水区，疏放水量40500m3，消除了水害威胁，解放资源储量95.2万t。

5 结论

（1）针对厚煤层采空破坏区提出上下分层布孔，进一步消除探测盲区，并利用窥视技术了解钻探轨迹和采空积水情况。

（2）探索形成的“长探+短探+班自探”的综合钻探模式和“立体压茬式”布孔可以准确圈定小煤窑采空范围并有效疏放采空积水，保证了掘进工作面防治水安全。

（3）本次探放水钻孔的布置方式及疏放水经验对受同类小煤窑水害威胁的工作面探放水工作具有较大的借鉴意义。