大同煤田双系开采条件下的立体排水技术

　　摘要:针对大同煤田下覆石炭系煤层开采存在的上覆侏罗系采空积水的问题，提出了“地面放水孔+井下放水孔+地面抽水井”的立体排水技术，通过该技术的实施，有效地排出了上覆侏罗系采空积水，为石炭系煤层的开采创造了有利条件。

　　关键词:立体排水;防治水;双系条件

　　排水方向论文投稿刊物：《中国给水排水》(半月刊)创刊于1985年，由中国市政工程华北设计研究院、国家城市给水排水工程技术研究中心主办。获奖情况：全国建筑科学类中文核心期刊;中国科技论文统计源期刊;全国优秀期刊;华北地区“十佳”优秀期刊,建设部优秀期刊。

　　大同煤田为双系煤田，上覆为侏罗系煤层，下覆为石炭系煤层。上覆侏罗系煤层埋深较小，开发历史悠久，现已濒临枯竭;下覆石炭系煤层埋深较大，开发时间较短，保存较完整，现为大同矿区的主要开采煤层。由于侏罗系煤层和石炭系煤层存在压茬关系，因此在石炭系煤层开采过程中不可避免会遇到上覆采空积水的探放问题，同时又因为侏罗系与石炭系煤层层间距大，且侏罗系煤层层数较多，开发时期长，煤炭开采方式种类较多，采空区形成较为复杂，对排水工作造成了极大的难度，同忻煤矿在开采石炭系煤层过程中，通过采用立体排水技术成功对上覆侏罗系采空积水进行了探放[1-2]，取得了良好效果。

　　1工程概况

　　同忻煤矿为大同矿区新建的石炭系特大型矿井，主要开采煤层为石炭系3～5号层，该矿上覆有4座侏罗系老矿，采空区域面积大，且为多层采空，有侏罗系3号、9号、11号、14号、15号共5层采空区，探测结果显示采空积水量超过500万m3。为了彻底排清上覆侏罗系采空积水，将3～5号煤层解放，仅仅使用单一的探放水技术难以满足生产要求，为此通过对各类探放水技术的研究分析，最终提出了一套立体排水技术，有力地保证了矿井的安全开采和正常衔接。

　　2立体排水技术

　　2.1地面放水孔

　　由于石炭系开采煤层与上覆侏罗系多层采空区层间距较大，达到150～300m，传统的井下探放水方法受设备和距离限制并不适用，为此提出采用在地面施工放水孔排放侏罗系积水的方法，具体为:首先根据已有的资料和探测情况圈定侏罗系采空积水区范围，并查找积水区相对较低点;然后选择积水区下方有3～5号层的巷道的位置，在地面施工钻孔穿过侏罗系采空积水区打至3～5号层巷道内;最后用井下的排水管路与钻孔套管连接，将上部侏罗系积水通过井下排水系统排出。例如在该矿二盘区巷上覆地表使用风动潜孔锤钻进技术施工3个地面探放水孔，探放上覆侏罗系11号、14号、15号层采空积水，每孔日排水量可达2000m3，排水效果良好。

　　2.2井下放水孔

　　虽然地面放水孔排水效果好，但是对使用房柱式采煤法开采形成的老空积水区，连通性较差，通常一个地面放水钻孔只能放出某一局部积水，且地面探放水孔成本较高，受地表地形及巷道位置等因素限制，使用范围有限。而且若都通过地面放水孔将上覆采空水引入该矿井下进行排水会给矿井主排水系统造成极大的压力，必要时则会限制排放水流量来防止主排水系统超能力运行，此法严重制约了放水进度。

　　为了加快排水进度，在同忻矿施工地面探放水孔的同时，又在上覆侏罗系矿井具备条件的巷道和区域施工了井下放水孔，进行排水工作。例如煤峪口矿15号层406盘区与下部同忻矿一盘区3～5号层存在压差关系，直接在煤峪口矿15号层406盘区巷内使用传统井下探放水钻机施工钻孔探放上部11号、14号层采空积水，并将放出积水接入煤峪口矿主排水系统，每日排水量可达3000m3，现场效果良好。

　　2.3地面抽水井

　　由于地面探水孔和井下探水孔必须要在有井下巷道的位置进行施工，对于部分下方无巷道的侏罗系采空区积水排放工作存在盲区，因而提出从地面施工抽水孔以消除排水盲区，增加排水量，及时排清积水。具体方法为:首先根据前期资料及物探、钻探结果确定积水区范围和积水高度，选择积水较多地点，在地面施工大孔径钻孔(同忻矿抽水孔选用孔径为305mm、550mm)直接打至积水区，然后将配套潜水泵连接好水管及电缆沿钻孔下至积水区底部，将积水抽排出地面。同忻矿在北一盘区共施工抽水孔5个，该抽水孔的排水有效消除了采空区积水排放工作存在的盲区。该排水方法不占用井下排水系统能力，不受井下巷道布置影响，加快了排水进度，但由于其费用高，施工难度大，精度要求高，适用于局部积水量大、采空水为酸性、且从井下、地面无法直接打孔探放的地点。

　　3结语

　　本文通过实践总结整理出一套双系开采条件下上覆侏罗系采空水立体排水技术，其实施的前提在于基础资料完备，例如采掘工程平面图和矿井充水性图齐全且能够准确反映采空积水的范围、积水量、最低洼处等采空区基本情况，且经过可靠的勘探验证，再依据层间距和井上、下探放条件具体确定有针对性的排水技术:1)当开采煤层与上覆多层采空区层间距较大，采空区连通性较好，且下覆开采煤层对应有具备排水条件的巷道时，直接打地面放水孔穿过侏罗系采空积水区打至开采煤层巷道内进行排水。2)对曾经使用房柱式等采煤法开采形成的连通性较差的老空积水，在上覆侏罗系矿井具备放水条件的地点施工井下放水孔进行排水。3)对于部分侏罗系采空区积水下方无巷道的区域，从地面施工抽放水井直接排除。通过上述方法，有效解决了双系开采条件下的上覆采空水排放问题，该技术在同忻矿实施后，累计排放出侏罗系采空区积水近300万m3，解放了受水患影响的煤层，有力地保证了矿井的安全开采和正常衔接，技术效果显著。

　　参考文献:

　　[1]孙桂荣.同忻双系井田开采水害综合探测与立体防治技术[J].同煤科技，2018(2):36-39.

　　[2]韩玉冰.老空区探放水技术研究[J].煤，2013，22(6):46-47.

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