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煤矿规代化
2016年第1親
总第130期
连通器原理在探测老空区积水情况中的应用
裴宏
(山西中旧华润联盛南山煤业有限公司,山西中阳033400
摘要本文重点论述了利用连通器原理,探测煤矿井下老空区积水水位、积水面积、积水量,进一步
判断与其相邻的老空水是否存在水力联系,为煤矿的正常生产和排水设备选型提供科学依据。在实际
的工作应用中,既简便易行,叉快遠准确,可实时监測老空区积水的动态变化。通过本文介绍,为煤矿
防治水エ作人员,如何在有利条件下,更准确、更快速的测算老空区积水状况,在实践和技术上提供一
定的参考。
关键词涟通器;探测;积水;应用
中图分类号:TD744文献标志码:B文章编号:1009-0797(2016)01-0066-02
资源整合矿井,是我国煤炭开采企业在本世纪初想在连通器的底部正中间有一个小液片。假如液体是
特珠历史条件下新生的一类型矿井,主要是由过去的静止不流动的。左管中的液体对液片向右的压力,
2个或多个低水平、低效能地方小煤矿或个体私营煤定等于右管中的液体对液片向左的压力,即F左=F
矿,通过资源整合重组而成。整合的矿井只建设1套右。因为连通器内装的是同一种(或互溶的不同种)液
生产开拓系统,使之成为规模化、集约化、机械化、现体,左右2个液柱的密度相同,根据液体压强公式P
代化煤炭开采企业。由于被整合前的这些地方小煤矿=FS=pgh,可知,只有当两边液柱的高度相等时,两
或个体私营煤矿,井型小,机械化程度底,生产管理水边液柱对液片的压力オ能相等。所以,在液体不流动
平和技术水平低下,大多数都以掘代采,没有正规的的情况下,连通器各容器中的液面应保持相平。
循环作业面,矿井图纸资料不全,采掘图实不符,导致
采空区积水范围不清,位置不明,积水情况难以査清,
给煤矿的安全生产带来很大威胁。如何准确的探测老
空区积水状况,是煤矿防治水工作的重点研究课题。
由于井工煤矿的老空区积水,是经过日积月累积
存于井下一定报废空间内的独立水体(大多有一定的
图1连通器
图2U型连通器
补给水源),具有隐蔽性和一定的灾害性,是煤矿安全
连通器的特点是,只有容器内装有同一种(或互
生产的重大隐蔽致灾因素。当采掘工作面通过某种导溶的不同种)液体时,各个容器中的液面才是相平
水通道接近老空积水区,相间的隔离煤岩层不足以承的。如果容器倾斜,则各容器中的液体即将开始流
受最小水压时,水体会挤垮煤岩隔离层,发生透水淹动,由液柱高的一端向液柱低的一端流动,直到各容
井事故,导致人员伤亡和财产损失。所以,在煤矿的防器中的液面相平时,即停止流动而静止。如果用橡皮
治水工作中,不仅要查明煤矿井下老空区的积水位管将2根玻璃管连通起来,容器内装同一种(或互溶
置,同时还要预测积水水量、积水面积、水压及水力联的不同种)液体,将其中1根管固定,使另1根管升
系。下面着重介绍我矿如何利用连通器原理准确快高、降低或倾斜,可看到2根管里的液面在静止时总
速地测算老空区积水情况的相关经验。
保持相平。由此看来,连通器实质上是…个液位计
1连通器的概念、原理、特点及实用性
2应用连通器原理,测算老空区积水情况
所谓连通器,是液面以下相互连通的2个或几
连通器原理,在实际生产生活中得到广泛的应
个容器,也就是上端开口,底部相互连通的2个或2用,世界上最大的人造连通器是三峡船闸,最常见的
个以上规则或不规则容器,总称为连通器(见图1)。连通器是生活中的水壶。由于煤矿井下的特殊环境,
其原理就是,如果在几个底部互相连通的容器,注入利用连通器原理(可视为水柱计)测算老空区积水情
同一种(或互溶的不同种)液体,在液体不流动时,连况,必须同时具备以下儿个方面的条件。首先,要确定
通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上
煤矿井下某一老空积水区的位置;第二,在井下利用
连通器原理可用液体压强来得到解释。如图2,钴探办法,以钻孔的形式能打通老空积水区;第三,在
若在U形管中装同一种(或互溶的不同种)液体,设钻场附近,必须有一条高度高于老空区、又可方便敷
矿现代化
2016年第1朝
总第130親
设抗压透明塑料软管、便于行人观测的斜巷或立井。187.8。根据连通器原理,塑料管内的静止水位标高
所需用的设备、器具主要有:相应的水泵、水管、1187.8即为老空区的积水水位标高。
电气、线缆等排水设备、设施,煤矿常用的探放水专用
(2)通过安装的三通和闸阀,对老空区进行放
钻机、配电设备、输电线缆,以及日常使用的配套钻水,用流量计观测放水量。经过72h的放水,关闭闸
杆、钴头、套管、三通、闸阀、压力表、流量计等附属器阀,统计放出水量共计3132m3,每小时放水量
件,以及水准仪、计算器和一定长度的抗压透明塑料43.5m,水位下降0.078m,通过计算,积水面积约
软管等,同时自制一套连接塑料软管与闸阀的装置。40154m2,即为老空区的积水面积。
3连通器原理在测试老空积水中的具体实施
(3)已知钻孔倾角为43°,钻孔长度44.9m,计
算出钻孔垂距为30.6m。通过静止水位的标高1187.8
我矿是一个资源整合矿井,由6座煤矿整合而和压力表处的标高1152.6,计算出老空区的积水面
成,整个井田有3号和10号二组可采煤层,煤层层间至压力表处的垂距为35.2m(放水时压力表显示的水
距平均66m。井田为向斜构造,区内采空区分布广,范压值0.35MPa,与测算基本稳合)。再通过钻孔的垂
围大,大部分采空区均有不同程度的积水,基本都具距30.6m,测出钻孔终孔处的水头高度为4.6m(见图
备利用连通器原理测算老空区积水所需要的必要条4)。因3号煤层顶板的岩性基本为砂泥岩,按采空区
件。下面以我矿井下3号煤层1号老空积水区(如图充水系数0.3计算,推算出老空区积水量约55413m
3),作为具体案例,重点介绍如何进行测算的。
(钻孔终孔位置基本在积水区的低注处)。
1O=层一来区回风人
1188hm(術标2
十来这/A如
煤1
采?积水风
1526m
图4测算示意图
(4)放水72h后,停止放水20天,塑料管内的水
图3采空区平面示意图
位基本没有发生变化,推测此处老空积水补给水量
首先由地测科编制了《1号老空区的探放水设计很小,与其附近的老空积水区基本不存在水力联系。
风暗斜并某一地点,选择了合适的场、,挖好了排水4结论
沟,清理了巷道,并加强了支护,在钻场的低洼处安
经过53天对6号采空区积水量的排水,共放出
装了相应的排水设备、设施,装设了专用直通电话,水量55261m,与预測的积水量55413m相比,误差
按照探放水作业规程的相关规定和要求,稳装了钻152m2,误差率0.275%,预测的十分准确。由此证明,
机,下设了套管,并做好耐压试验,对3号煤层1号只要条件具备,利用连通器原理预测采空积水状况
老空区进行钻探。
经济上合算,技术上可行,不失为一种预测的好办
当探通老空区钻孔出水后,按照操作规程,退出法,在实际工作中值得推广应用。
钻杆,在套管上安装三通、闸阀、压力表和流量计,之参考文献:
后关闭闸阀,压力表显示值为0.35MPa。此时在闸阀1张永旺.焦作矿区东部矿井突水危险性分区及水害治理
上接上抗压透明塑料软管,并将抗压透明塑料软管
中州煤炭,2010(12)<