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摘要：根据西河矿区3201工作面概况，提出并分析了分层分步探放水工程设计及其应用，探讨了水害治理措施，为以后有效解决掘进任务与探放水工作提供新方法。
关键词：探放水；保安煤柱；老空区积水；分步探放
0引言
近年来，煤矿透水事故占到煤矿事故的80％，且随着采区的扩大，工作面两侧出现老空区的情况越来越多，老空区积水成为了影响掘进速度的主要因素。因此，对老空积水的探放工作尤为重要。安全合理有效的探放水工作，既要保证掘进任务能按期完成，又要保证生产安全。
1工作面概况
西河矿区3201工作面位于矿井北部，工作面处于下山掘进，该工作面左右两侧都是采空区，原开采设计该工作面开切长度100m，左右两侧各留有40m的保安煤柱。现由于现开采的3#煤资源紧缺，为了节约资源，提高回采率，决定将原设计的开切宽度增加到150m，宽度的增加导致两侧的保安煤柱由原来的40m减少到15m，这样也给探放水工作带来大量工作。根据探放水的有关规定，如果保安煤柱留有40m时，外侧的控制安全距在30m，也就是保安煤柱留有40m，大于安全距离10m，两侧采空区的水将不进行排放，现两侧的保安煤柱只有15m，不符合探放水帮距的控制距离，所以两侧采空区的积水必须放掉。采空区积水情况主要存在两方面：a)现开采区域的3号煤层整体走向西北高东南低，充水的主要水源为顶板含水层水，现开采的3号煤层厚度为5m，回采后冒落带的高度导通顶部含水层，使含水层的水尽入采空区，形成采空区积水；b)本区域开采3号煤层的覆盖层比较浅，顶部沙岩裂隙相对较大，沙岩裂隙与基岩风化带裂隙发生水力联系，导致大气降水渗入采空区，形成采空区积水。由于该区域大部分已开采，采空区内又有积水，因此该区域水害主要为采空区水。施工巷道需穿过多处古空区，巷道掘进中存在水患威胁[1-2]。
2探放水设计
根据地面物探，在工作面中部至底部地段及左右两侧存在低阻异常区，按探放水的三线管理，对工作面的掘进划了警戒线、探水线、积水线，并按三线制定相应的探放水设计。当掘至探水线时，对积水区域按探放老空水的设计标准进行打钻探放，要求进行打钻探放，当钻孔打透采空区时，只有采空区内水位高于钻场钻孔位置的积水能排出，当巷道向前掘进时，钻孔位置随着巷道向前推移降低，低于采区空积水位置，积水就会从探水孔中流出，这样导致作业现场积水不能集中排放，造成作业现场煤水混杂，作业环境特别差，无法操作，给安全工作带来大的不安全因素。既影响了掘进进度又不能确保采空区的积水排放，根据作业现场的条件，必须制定一种既能排放采区积水，使工作面不受采空区积水的威胁，又能给作业现场带来好的作业环境，确保安全掘进[3-5]。因此，制定边掘进边放水方法，结合施工时程与现场监测情况，提出三线分层分步的探放水设计方法。
3探放水实施方法
在采空区侧设定1个钻场，垂直采空区进行打钻探水，并在底部挖好水窝，安好排水泵，钻孔的设计分上中下3个位置。a)在巷道的上部打一钻孔并与采空区打透，主要是观察采空区积水的水位水压；b)根据上部钻孔的结果，在中部打放水孔放水，钻孔数量根据排水能力进行确定；c)当中部的放水孔中积水排放空后，在巷道底部布设验证孔。验证孔主要检验采空区底部积水情况和对采空区水排放标准中的实际指标值进行验证。钻孔数量根据放水情况确定，至少对2个指标进行验证；d)根据底部钻孔验证的水位高度，结合巷道的倾角计算下次探放钻场位置；e)下次探水位置处采空区积水的水位高不能超过探水位置地段巷道的顶板高度。也就是上次探水底部的验证钻孔的位置高度平行于下次探放水点上部观察水位孔的水平位置；f)确定了下次探水钻场的位置，与下次探水点的距离，也就是允许掘进距离，以此类推，直到工程完成。
4水害治理
a)要建立隔离设施和泄排水系统。在水平延深设计中，为了确保井底、两翼、水平和上下组煤之间实现隔离，必须考虑防水闸门等隔离设施。为了增强抗灾能力，设计水平排水能力不低于3000m3/h。为了避免下山采区受水威胁，在掘进期间要设有临时排水系统，并建成足够能力的排水系统。按照腰线，布置采区内回采巷道倾斜上山，水平和采区设有泄水巷，以便泄水；b)要定探水警警戒线。要清楚巷道前方断层、陷落柱或钻孔等构造情况，根据断层落差定出宽度为平行防水煤柱线外推20m～100m的探水警戒线，当巷道进入警戒线后，在探明断层的位置、产状及导水性后，停头打钻超前探水，方可决定防水煤柱留设或采取注浆加固措施过断层；c)加固底板注浆。在准确探查构造及水文情况后，对于构造不清、水文情况复杂的地段，巷道底板实际水压值要大于安全水压值，或隔水层厚度小于安全隔水层厚度时，采取底板加固措施。同时，为了防止巷道掘过后的滞后出水，除了采取注浆改造加固巷道底板措施外，对于水文地质异常、水量大、水压高的块段，要加强巷道的支护，保证掘进安全，提高巷道底板的支护强度。因此，为了减少架棚支护下挖腿窝对底板的破坏，要积极采用锚杆支护，采用反拱封闭底板，提高巷道底板强度[7]；d)对于落差大于1.5m断层来说，断层两盘都要留有足够的防水煤柱，煤柱宽度上、下盘分别不少于20m、15m。对于落差在1.5m以下的有导水迹象的断层，煤柱宽度不得少于15m～20m。当水压大于0.6MPa，在水文地质复杂区域，水压起底超过0.5m或水压小于0.6MPa；在受水威胁的区域，一般情况下，巷道施工不破坏煤层底板，施工巷道起底超过1m时，必须经过批准。
5结语
该方案通过审批并实施，完成矿井两顺槽的掘进任务并成功探放采空区积水约6×104m3，成功解决采空区积水问题。分层分步的探放水新工艺优化加快了沿空巷道掘进速度，优化了施工工艺，在保证生产安全的同时，对于矿井节约成本、加快施工进度有着重要的意义。
参考文献：
［1］徐玉，刘凯，李静.掘进工作面探放水实例及效果分析［J］.山东煤炭科技，2017(7)：156-157.
［2］刘小雄.布尔台煤矿42106工作面探放水设计［J］.陕西煤炭，2017，36(3)：25-28.
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［4］李海权.工作面探放水工程设计［J］.能源与节能，2016(8)：20-21.
［5］王猛猛，王文，邢祥全.沿空巷道探放水工艺的优化与应用［J］.科技经济导刊，2016(9)：125.
［6］段振虎，蒋有义.煤矿巷道探放水设计的探讨［J］.山东煤炭科技，2015(5)：159-161.
［7］赵龙刚，陈冰.不稳定松软厚煤层沿老空探放水技术研究与应用［J］.煤炭技术，2015，34(5)：182-184.
作者:王国军 单位:山西煤炭运销集团阳城西河煤业