超高承压底板含水层探放水技术090612

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1、万方数据·36·煤矿安全(瞰al415)超高承压底板含水层探放水技术张国伟，孙亚军，刘颖(中国矿业大学，江苏徐州221008)摘要：针对深部开采面临的日益增长的超高承压水害威胁现状，对于日常水文地质工作及防治水技术的开张提出了更高的要求，作为日常水文地质工作重点的井下探放水来说，其探放水孔设计是否合理，是否安全，主要还是看孔口管的质量和埋设的深度是否能满足要求。而目前对于孔口管长度的确定方法比较少，多数是直接依据规程中的经验值。通过对探放水孔的受力进行分析，发现其与求安全煤柱时煤柱的受力相似，借此得出求孔口管长度的计算公式，通过调整公式中的相关参数，再结合义安煤

2、矿2个首采工作面的钻孔资料求出对应的孔口管长度，与规程中的经验值进行比较，符合要求。而且通过改变其中的水压值，得到的孔口管长度都要符合《规程》中的经验值。所以研究成果对于规程中缺少理论支持的部分是一种补充。关键词：超高承压；水文地质；孔口管；探放水；安全煤柱；义安煤矿；工作面中图分类号：TD745文献标识码：B文章编号：1003—496X(2009)06—0036—04近年来，随着我国浅部煤炭资源的逐渐消耗，已开始逐步向地下深部获取资源。据预测，约占我国煤炭总储量中的73．2％埋深在1000In深度以下¨以】。目前，我国东部地区多个矿井已进入1000-2000m

3、深度开采¨J。深部开采面临着诸如矿压高、水压高、温度高等“三高”问题以及其他难以预料的地质灾害¨。5】，其中，对于深部高承压灰岩(奥灰、寒灰等)水的危害更是日趋加剧，导致突水事故频繁发生。据统计，河南的几个主要矿区均存在高承压水上开采问题，且承压水压力普遍为2～6MPa门’，其中，焦煤集团赵固煤矿水压高达6MPa，突水威胁性大旧’；义安煤矿最大承压高达7．5MPa；登漕集团金岭煤矿底版寒武系灰岩水高达10MPa，其突水威胁程度更是国内外罕见。针对深部开采面临的日益增长的超高承压水害威胁现状，对于日常水文地质工作及防治水技术的开张提出了更高的要求，作为日常水文地质

4、工作重点的井下探放水来说，其探放水孔设计是否合理，是否安全，主要还是看孔口管的质量和埋设的深度是否能满足要求。目前在进行孔口管长度的确定上主要有两种方法。一种是依靠规程中的规定及经验值来确定，这样得到的孔口管长度的方法虽说简单，但是存在着许多问题，一是规程只对水压在3MPa以内的孔口管长度有明确的值，当水压>3MPa时，无相关规范可参考；二是对于不同矿井，或是同一矿井的不同工作面上所钻岩层的岩性及其强度是不同的，再在不同的水压情况下，那所需下的孔口管长度就应该不同，而规程中只考虑了水压对孔口管长度的影响，虽然也对不同岩性情况做了分类，但是这些分类都有些笼统，人为

5、因素太多；第二种方法是将注浆孔中计算孔口管长度的公式哺’用于计算探放水孔的孔口管长度，只要将公式中的注浆终压改成水压就行，但是这种方法考虑的只是混凝土的抗压强度及孔口管与混凝土之间的粘结强度。由于探放水孔在进行探放水前必须要进行耐压试验，只有孔口管的强度达到或是略强于所能承受的设计水压或实际水压时的强度才进行进一步的钻进。这种情况下，混凝土的强度必然是符合设计要求的，如果用混凝土的抗压强度计算孔口管的长度，那么其结果就不一定符合实际情况。所以本文以斯列萨列夫公式为基础，通过比较煤柱与孔口管的受力情况，将斯列萨列夫公式中计算安全煤厚的公式用于计算孔口管的长度，并借

6、助义安井田两个首采工作面的水文地质资料对公式进行验证，通过实际探水，证明其结果的合理性。再通过改变水压的大小来计算不同水压下孔口管的长度，将结果与规程中的值进行比较，也是符合要求的。基金项目：国家重点基础研究发展计划(。973一计划)1《规程》中对孔口管长度的确定(2007cB209加1)；国家自然科学基金重点资助项目(50634050)《规程》中规定的探水孔孔口管埋人孔内长度匿盏四万方数据煤矿安全(2009一05)．37．2根据混凝土的抗压强度计算目前有的学者按照混凝土的抗压强度得出了孔口管长度的计算公式。认为用混凝土止浆垫固定孔口管时，孔口管的长度要根据止浆

7、垫的厚度设计确定。这样，再按照混凝土的抗压强度，竖井工作面止浆垫的厚度为B[9。01，得出孔口管的垂直埋置长度为：工=B+^=≠尘；+o．3r(1)L盯J式中卜孔口管的埋置长度，m；凡——设计水压，MPa；九——理论球面矢高，通常取0．3r；卜-井筒掘进半径，m；[矿]——混凝土的允许抗压强度，一般以3～7d的极限抗压强度除以安全系数确定，安全系数取2—3。按式(1)计算的止浆垫厚度往往偏大，一般根据设计水压力、按经验选取。设计水压力2～5MPa时，止浆垫厚度1．5—2．0m；5．0—7．5MPa时，止浆垫厚度2．5～3．0m。可以看出式(1)也是可以计算高承压

8、，甚至是超高承压水水压情