２０１１年７月 矿业科学技术 第３９卷第３期 高承压水合理控放技术应用 袁中帮 （皖北煤电集团刘桥一矿，安徽淮北２３５１６２） 摘要：基于刘桥一矿高承压灰岩水防治工程实例，运用合理控放技术，大大降低了灰岩水突出威胁，有效 降低了排水费用，实现了安全回采，取得了良好的经济效益和社会效益，值得广泛推广。 关键词：高承压水；合理控放；预警系统 中图分类号：Ｐ６４ 据矿井水位观测资料显示，自２０００年以来太 灰水位平均已下降了１００ｍ；随着近位疏放和底板 改造等高承压水综合防治技术的成功应用，现在矿 井太灰水放出量已经能够满足矿井工作面安全回 采的需求，并且达到了富余状态。如不采取控放措 施，将增加矿井排水设施和正常排水成本；此外，过 分的疏降不仅造成区域地下水资源体系的破坏，还 势必引起诸多环境、生态和工程地质等问题。刘桥 一矿在保障安全开采的条件下进行了高承压水合 理控放技术研究，实施了一系列控放工程，取得了 良好的效果。 ｌ 控放原理 高承压水合理控放技术主要基于抽、放水实验 有关数据，充分了解灰岩水连通性的前提下，在某 个区域施工一系列放水钻孑Ｌ、放水巷等，通过有效 控制放水量，从而达到降低相临采区、工作面灰岩 水突水系数，实现安全开采。 基于刘桥一矿工程实际，控放工程可分为以下 两种形式，突水点控放型、井下钻孔控放型。①突 水点控放型。把底板岩巷在掘进中出现的大突水 点用水闸墙封闭起来，留好闸门进行控放，控放用 的水闸墙是在出水后再建的，它可避免因疏水巷揭 露不了较大岩溶裂隙，放水量小而造成的工程浪费 和利用效率低。②井下钻孔控放型。控放工程由 各个的可以控制涌水量的井下放水钻孔构成， 钻孔可以适当分散，以避免（减弱）相互干扰和扩 大疏降范围，这种形式工程量较小，适宜在放水量 较小的条件下使用。Ⅱ４６放水孔控放水后在 １１６６１工作面形成了灰岩水位降落漏斗，并结合底 板注浆改造技术，成功４７万ｔ受水威胁的地 质储量，有效缓解了矿井接替紧张的局面。 ２技术保障 为准确实现灰岩水控放效果，达到控放要求；刘 桥一矿从多个方面人手，确保该项技术成功应用。 ２００６年刘桥一矿建立了北风井地面注浆站， 利用地面注浆系统对受灰岩水威胁的煤层底板进 行注浆加固改造，增强煤层底板隔水性能，改变一 ～三灰含水层为隔水层，增加煤层底板隔水厚度， 确保安全开采。 ２００６年刘桥一矿进行了井上一 水文遥测系统 安装，２００９年７月进行了井上下水文遥测监控系 统优化升级整合，对地面水文钻孔安装ＫＪ４０２一ＦＡ 水文分站，实现水位、水温的自动监测，对井下太灰 水疏放孑Ｌ安装ＫＪ４０２一Ｆ矿用本安型水文分站，分 别监测压力、温度、流量等，通过光纤将井下监测数 据传输到机房；同时，设立了与矿内部网络联结的 网络页面，真正实现井下数据的实时在线监ｉ贝４，从而 能够及时掌握水文动态，达到对太灰水疏放量合理 控制、水害事故的早发现、早预报、早防治的目的。 ３ 控放工程 ３．１突水点控放型（以ＩＩ６２４工作面为例） （１）概况。ＩＩ６２４工作面位于Ⅱ６２采区中部， 上部为ＩＩ６２２工作面采空区，下部为ＩＩ６２６工作面 采空区。Ｆ １Ｉ ６２—２断层（１４０。～１６０。Ｌ－４５。Ｈ＝ １３ｍ）自ＩＩ６２６工作面延至该工作面；工作面切眼上 口距Ｆ ＩＩ６２—３断层（１２０。Ｌ６５。Ｈ：２０ｍ）较近。 （２）物探预测、钻探验证。据工作面物探资料 分析面内存在瞬变电磁异常区６处，音频电透视异 常区４处。瞬变电磁Ｉ、Ⅱ号异常区解释为工作面 底板下２５ｍ发育一窄含水裂隙带，Ⅳ、Ｖ、Ⅵ号异 区均为高阻异常区，底板裂隙发育所致。音频电 透视异常区解释为煤层底板下３０ｍ、５０ｍ裂隙发 育，并相对富水所致。 针对物探异常区，采取了钻探验证。钻孔施工 至煤层底板下垂距２５ｍ左右出水，水质为砂岩裂 隙水与太灰水的混合水，个别钻孔钻进至煤层底板 下垂距３０ｍ左右，岩石破碎，说明工作面异常区存 第３期 袁中帮：高承压水合理控放技术应用 １Ｏ３ 在情况与物探资料相一致。 （３）疏降工程及结论。为了保证Ⅱ６２４工作 （２）底板改造完成并控放灰岩水后工作面灰岩 水突水系数计算工作面形成之后于９＿００９年１１月份 对工作面煤层底板进行注浆改造，２０１０年）月底完 工；随即施一ＴＩ１４６放水孔，放水孔起用后工作面灰岩水 突水系数计算。 其中水１６孔太灰水位降至一３６７ｍ（２０１０．４．２０）， ６煤底板至太灰顶板间距为５８ｍ（底板注浆改造后隔 水层厚度），此￣Ｈ６６１工作面灰岩水突水系数为 面的安全回采，结合工作附近地质构造情况，找出 有利于太灰水疏放的通道，先后在Ⅱ６２４机巷、Ⅱ６２ 联络巷施工了３个太灰放水孔，进行有控制的疏 放。２００３年９月份北翼太灰水总涌水量最大达 ４４０ｍ。／ｈ，水１７孔水位下降至一２６５ｍ，此时工作面 突水系数 ＝０．０５。通过疏降工程加大了工作面 的采高，由原设计２．２ｍ增至２．６ｍ，了受高承 压水威胁的煤炭４１．３万ｗｔ，并多回收煤炭８． ５Ｗｔ。 ３．２井下钻孔控放型（１１４６灰岩放水孔） 为确保１Ｉ ６６１工作面安全回采，结合矿井二水 平放水试验资料分析，在临近工作面的Ⅱ４６轨道 石门处施工１个灰岩水放水孔（见图１），可有效降 低Ⅱ６６１工作面灰岩水水位，同时结合工作面煤层 底板注浆改造工程，实现工作面安全回采。 地 —：： ＝＝：＝＝ 蒿 萧 韭 旦ｊ坐 … ”， 、 ／ＩＩ４６垃求孔 藿８ ＼ ｎ６吼工作面 ｝ ● 图１Ⅱ４６放水孔与ＩＩ６６１工作面空间位置关系示意图 （１）未施工放水孔前工作面灰岩水突水系数 计算据工作面附近的１１１２资料，６煤底板至太灰 顶板间距为４７．６５ｍ，水１６孔太灰水位一３１２ｍ （２００９．１１．０２），工作面回采下限标高一６３２．ＯＯｍ， 采动对底板破坏ＣＰ取１５ｍ（综采）； ＝Ｐ／（ｍ—Ｃ ）＝３．２／（４７．６５—１５）＝０．０９８ （ＭＰａ／ｍ）＞０．０７ＭＰａ／ｍ 由于工作面回采太灰水突水系数０．０９８ＭＰａ／ｍ， 大于淮北地区临界突水系数０．０７ＭＰａ／ｍ，同时煤层底 板岩石破碎，裂隙发育，存在原始导高，因此工作面回 采前需在临近工作面区域施工一个灰岩水放水孔，进 行灰岩水控放；同时进行底板注浆改造，改善底板隔 水性能，保障突水系数降低至０．０７ＭＰａ／ｍ以下，确保 工作面安全回采。 ＝Ｐ／（ｍ—Ｃｐ）＝２．６５／（５８—１５）＝０．０６１６ （ＭＰａ／ｍ）＜Ｏ．０７ＭＰａ／ｍ 可见，工作面灰岩水水位得到明显控制，突水系 数也得到有效降低，并达到安全回采的要求。完成 Ⅱ４Ｉ５放水孔施工并进行有效的控放水后在１１６６１工作 面形成了灰岩水位降落漏斗；运用矿井水文动态监测 智能预警系统时时在线动态观测水１６孔水位变化趋 势（图２～图３），及时调整Ｉ啪 ＹＩ６放水孔放水量，可在确 保工作面安全回采的前提下，有效节约排水费用。 ４结束语 在充分了解矿井水文地质条件的情况下，结合煤 层底板注浆改造技术，运用矿井水文动态监测智能预 警系统在线观测灰岩水位变化，合理控放灰岩水；可 有效降低突水系数，保证安全回采，增加资源回收量， 节约排水费用，社会效益及经济效益显著。 参考文献 ［１］黄大兴，王永功．近位疏放技术在１／６２４工作面安全回采 中的应用［Ｊ］．煤炭科学技术，２０ｏ５，３３（７）：４—６． ［２］赵全福．中国煤矿防治水技术经验汇编［Ｍ］．北京：煤炭 工业出版社，１９９７． ［３］钟亚平．开滦煤矿防治水综合技术研究［Ｍ］．北京：煤炭 工业出版社，２ＯＯ１．
