浅析探放老空水的研究及应用.pdf

技术与市场技术应用 ２ ０ ２ ０ 年第２ ７ 卷第８ 期 浅析探放老空水的研究及应用 杨慧鹏 （ 郑州煤电股份有限公司告成煤矿，河南 登封 ４ ５ ２ ４ ７ ０ ） 摘 要老空水严重威胁到煤矿生产的安全性， 也是导致很多煤矿出现突水事故的重要原因之一。在防治老空水过程 中， 做好老空水的探放工作非常关键。从探放老空水技术难点分析入手， 研究了探放老空水应用要点， 并针对性提出了 提升探放老空水效果的相关措施。 关键词老空水；探放；研究；应用 ｄ ｏ ｉ １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６－ ８ ５ ５ ４ ． ２ ０ ２ ０ ． ０ ８ ． ０ ５ ６ 引言 从当前煤矿防治水工作来看， 老空水问题仍旧存在， 形成 老空水的原因也相对较多。不仅包含有采空区积水、 巷道内部 的积水， 也有附近闭坑矿井内积存的大量废水， 在煤矿井下施 工的过程中， 需要采取针对性的措施进行老空水的探放， 但是 从当前老空水探放情况来看， 在很多方面仍旧有着一定的技术 难点。因此， 对探放老空水的研究及应用进行分析有着较为重 要的意义。 探放老空水技术难点 １ ） 在探放老空水时， 部分围岩或者煤层的坚固系数相对较 小， 特别是在较长时间的老空水浸泡、 渗透作用下， 整体的强度 相对偏低， 抗渗漏能力也明显偏弱。这增加了探放老空水的难 度。在进行具体的探放时， 应当注重科学设计钻孔， 保证探放 水的安全。 ２ ） 在探放老空水时， 部分情况下， 会遇到落差较大的断层， 在钻头进入到断层后容易出现卡钻、 夹钻的问题， 甚至会出现 废孔的情况。所以， 在进行断层周边老空水的探放时， 应适当 提升钻机的功率。 ３ ） 探放水孔随着水流冲刷量的增加， 容易出现塌孔的问 题， 也容易出现将孔堵塞的情况， 疏通的工作相对较难， 工作量 也相对较大， 给现场施工的安全性带来较大的影响。 ４ ） 在将高压老空水探放时， 钻孔的流量控制难度较大， 容 易出现失控的情况， 甚至会出现淹没工作面和淹没巷道的情况 发生。 此外， 部分情况下， 套管方法选择不合适就会影响到施工 的安全性， 随着压力的增加， 容易出现套管失控的问题。 探放老空水应用要点 ２  １ 全面做好老空水探放准备工作 在进行老空水的探放时， 全面做好准备工作非常关键。在 具体实施时， 现场技术人员应当最大限度的了解现场钻探情 况， 重点掌握如下几个方面的内容。首先， 对探放区域的地质 水文情况应当做到全面了解， 主要包含有 探放区域的现有地 质资料、 历史地质资历及周边可能存在的小窑情况。同时， 最 大限度的掌握老空区的范围。如果能够测量得到老空水积水 的上限， 则可以将老空水流出巷道底板作为积水上限， 按照上 限标定的高度， 在采掘平面图上按照等高线的方式将积水的范 围准确标定出来。这个过程中还需要考虑由于巷道存在的局 部冒落问题而导致的积水标高提升的情况， 并采取针对性的预 防举措。如果积水上限不能测量出来。技术人员可按照开采 之后的水量补给资料与积水时间， 选择使用水均衡法对积水量 进行估算， 然后以积水量推导出积水的范围。在对积水范围进 行推算时， 可采取穷举法进行计算。也可以采用水均衡法， 也 就是积水量等于收入量和支出量之间的差值， 其中收入量主要 是工程用水量和工作面动水量， 支出量主要是指在开采过程中 产生的水量排出量， 也包含有可能渗流到其它地方的水量。同 时， 还需要掌握探放区域内煤层顶底板的实际坡度与地层构成 情况， 了解钻探周边的支护设施布置情况。 ２ ． ２ 钻场设计技术要点 做好钻场布置工作是开展老空水探放的关键。在具体实 施的过程中， 应当注重如下几方面的问题。①布置钻孔周边的 顶部裱褙应当密实， 不能出现帮部或者顶部虚空的问题。防止 出现随着水量的不断增加， 巷道出现垮塌而给现场探放人员的 安全带来威胁。从当前工程实践来看， 在出现了钻场坍塌问题 后， 带来的危险程度相对较大。为了防止这种情况的出现， 在 探放之前， 可通过巷道表层喷浆或者巷道浅部注浆的方式实现 对巷道表层围岩的加固， 防止出现巷道坍塌的情况。②技术人 员应当将探放位置的杂物、 浮矸等全部清理干净。③钻探位置 应当有着较好的通风状态， 必要情况下可布设局部风机。④在 探放之前， 就应当根据计算的老空水水量等参数， 科学设计老 空水排水系统， 确保老空水在探放后， 放出的水量能够得到及 时有效的排出。⑤还需要确保现场探放作业人员退路通畅， 确 保在出现了安全事故后， 技术人员能够安全有序的撤离探放 现场。 ２  ３ 钻孔设计技术要点 首先是钻孔参数设计。设计的钻孔必须将钻孔具体开孔 位置及周边钻孔的布置情况全部详细说明。在钻孔设计时， 除 了按照 煤矿安全规程 中规定的探放水规定设计之外， 还应 当采取自高而下阶梯式放水， 按照从高到低的顺序设计所有组 别的钻孔。为了提升探放水的效果， 在设计钻孔时， 可针对性 设计检验孔， 检验孔在布置时， 可将其布置在老空水的下方。 ２  ４ 钻孔结构设计技术要点 在进行钻孔设计时， 应当从钻孔现场防隔水煤柱宽度及其 他情况出发， 设计空水管级数与长度， 确定钻孔结构， 同时， 需 要在钻孔设计说明书上将钻孔的结构全部注明， 例如， 在进行 ７１１ 技术应用Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ ＹＡ Ｎ ＤＭＡ Ｒ Ｋ Ｅ Ｔ Ｖ ｏ ｌ ． ２ ７ ， Ｎ ｏ ． ８ ， ２ ０ ２ ０ 某小范围老空水的探放时， 设计的钻孔结构为二级套管， 其中 二级套管的长度为 ２ ５ｍ ， 一级套管的长度为 １ ０ｍ 。 ２  ５ 探放水工艺技术要点 在进行钻孔时， 应当重点控制如下几个方面的问题 ①在 将钻孔钻进时， 施加的压力应均匀， 不能出现压力动态变化的 情况， 具体压力和钻进速度的选择应当充分考虑施工对象的岩 性。②在选择钻头时， 应当优先选择使用复合片钻头， 也可以 使用孕镶钻头。③钻探的过程中， 钻孔使用应设计 ４个左右的 钻头相互交替使用， 在更换钻头时， 应当防止出现锥形钻孔问 题， 在换径时， 必须设置导向设施。④在没有达到放水位置时， 就应当将孔口放喷装置与套管等安装并检查好， 防止出现在遇 到水量较大问题时带来的负面影响。⑤一级套管壁后应当进 行全段的封注， 对二级套管应当在 ０～ ２ ． ５ ｍ进行壁后封注。 ⑥在进行下套管连接头施工时， 应当使用棉丝、 胶类及油漆， 防 止出现泄漏的问题。⑦在钻头钻到透水的位置时， 在出现涌水 量不稳定的情况下， 应当前后移动钻具， 在涌水量稳定后， 才能 够将钻机移开。⑧在安装套管完毕后， 技术人员应当进行试耐 压。⑨在每级套管固管耐压试验合格之后， 应当安装闸阀， 使 用的闸阀承受的压力应当超过 １ Ｍ Ｐ ａ 。⑩应当将防喷设施安装 到闸阀上， 防止出现钻孔突水问题而导致整个巷道或者钻场出 现坍塌。 ２ ． ６ 制定具体的安全技术措施 制定出具体的安全技术措施， 对于保证施工安全性非常关 键。在具体实施时， 应当将探放老空水一般安全措施、 注浆作 业安全措施、 机电设备安全管理措施等进行具体细化， 确保各 项安全技术规定能够达到实际安全工作控制的需要， 同时还需 要设定出详尽的避灾路线图。 提升探放老空水效果的相关措施 为了确保探放老空水的效果。在具体实施过程中， 应当加 强对现场施工人员的培训， 确保现场施工人员能够高标准高质 量的掌握现场施工方法。在培训的过程中应当注重理论培训 和实践培训的融合， 保证施工效率。同时， 对于现场施工情况， 应当加强管理， 确保各项技术措施严格按照设计进行施工。此 外， 健全探放老空水施工过程动态监管， 对于出现的突发情况， 必须第一时间进行处置， 适当提升探放老空水安全系数， 更好保 证探放老空水工作的安全性。 结语 全面做好老空水的探放工作非常关键， 但是从当前老空水 探放情况来看， 在很多方面还有很多短板存在， 很多关键性的 技术措施， 仍旧没有得到全面的克服。因此， 这就需要煤矿企 业在进行井下生产的过程中， 充分认识到老空水防治工作的重 要性， 结合煤矿防治水工作开展实际， 采取针对性的技术和安 全控制措施， 全面提升探放老空水的施工效果。 参考文献 ［ １ ］ 时晓． 空气潜孔锤跟管钻进工艺在某矿探放老空水顺煤层 钻孔施工中的应用［ Ｊ ］ ． 科技经济市场， ２ ０ １ ６ （ ８ ） ８ － １ ０ ． 作者简介 杨慧鹏（ １ ９ ８ ６－ ） ， 男， 河南登封人， 大专， 助理工程师， 从事 煤矿地质勘测工作。 （ 上接第 １ １ ６页） ３ ） 明确预注浆使用范围与配料。在开展矿山井巷工程施 工时， 要结合不同地质条件与含水层涌水量情况对注浆范围进 行明确。对于注浆材料的配料， 通常情况下会使用硅酸盐水泥 与水玻璃。在配比过程中， 也要结合实际情况， 严格按照相应 配比标准展开， 使得配比科学、 合理， 这样才能确保施工质量。 ４ ） 明确预注浆扩散范围。在对预注浆的扩散范围明确过 程中， 要对施工操作特点、 施工环境以及地质情况做出分析与 了解， 这样才能计算出预注浆的扩散范围， 与实际的扩散半径。 总之， 对于注浆参数的设定工作要给予更多关注与重视， 确保 参数设定的科学性。避免参数设置不合理， 影响后续施工工 作。只有这样才能保证施工工作有序进行， 各项施工标准能够 得到满足。 ３  ３ 鉴定注浆结果 在完成注浆工作后， 要对注浆的不同工作环节进行检查， 对于其中的薄弱环节要加强检查力度。对于检测的结果， 要做 好分析工作与评价工作。在对孔洞深度进行检验过程中， 要结 合具体情况进行分析， 明确在其中是否存在漏水情况。在完成 漏水情况检查后， 要检测水压， 通过对数据的综合分析， 掌握注 浆结果。 ３  ４ 加强安全工作 为在矿山井巷工程施工中， 将预注浆技术优势充分发挥， 要做好安全工作。将安全工作作为重点与关键， 促使施工工作 的顺利展开。在实际加强安全工作中， 要从以下几点进行 ①在完成注浆工作后， 要对注浆设备进行及时拆卸。在注浆设 备的拆卸过程中， 要对注浆压力进行有效控制， 将压力控制在 合理范围内， 这样才能避免因注浆设备压力过大， 对周围施工 人员安全造成影响。②施工人员要具备较强的安全意识， 掌握 全面的安全知识， 在施工过程中， 能够严格按照相应工作标准 与工作流程， 展开施工工作。加强对施工人员的安全教育培 训， 使得工作人员在施工中， 能够将安全放在首位。不仅要让 工作人员掌握相应安全知识， 同时也要保证工作人员明确在面 对危险时该如何处理以及逃生。这样才能将危险问题控制在 合理范围内， 将损失降到最低， 保证施工人员人身财产安全。 结语 预注浆技术对于保证矿山井巷工程施工质量， 以及施工工 作的有序进行具有重要作用。因此， 在实际施工工作的开展 中， 相关工作人员对于预注浆技术要有正确认识， 明确技术优 势与技术特点， 从而将其应用在相应的施工环节中。在施工之 前， 要对施工现场实际环境情况以及地质情况等进行勘察， 从 而获得准确数据信息， 对施工做出科学合理规划。 参考文献 ［ １ ］ 王俊杰． 残采垮落区掘进工作面注浆加固与支护技术 ［ Ｊ ］ ． 煤矿安全， ２ ０ １ ９ ， ５ ０ （ １ ０ ） １ ５ ８－ １ ６ ２ ． ［ ２ ］ 林伟明， 袁， 谢剑波， 等． 水利工程超深竖井工作面涌水 高压预注浆施工技术［ Ｊ ］ ． 四川水力发电， ２ ０ １ ９ ， ３ ８ （ ４ ） ７ ６－ ７ ９＋ ９ １ ． ［ ３ ］ 刘杰， 张小飞． 化学浆液在矿山箕斗井工作面预注浆中的 应用［ Ｊ ］ ． 世界有色金属， ２ ０ １ ９ （ １ ０ ） ２ ５ ０－ ２ ５ １ ． ８１１