采準(zhǔn)巷道開(kāi)挖中的超前探水設(shè)計(jì)及問(wèn)題對(duì)策探討

張龍

摘 要：本次研究主要是針對(duì)銅綠山礦I2 號(hào)礦體的兩條采準(zhǔn)巷道的開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行分析探究。該工程中常常出現(xiàn)涌水涌泥的情況，這就需要加強(qiáng)超前探水方面的預(yù)警機(jī)制，對(duì)開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)的斷層、破碎帶、民采空區(qū)進(jìn)行安全措施上的防護(hù)，對(duì)巷道內(nèi)的含水含泥情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以減少該作業(yè)的淹井隱患為初衷，提高工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：超前探水；巷道開(kāi)挖；探水鉆孔；安全性

近幾年，礦井安全問(wèn)題成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)事件，水害問(wèn)題威脅著礦山作業(yè)的進(jìn)程，屬于重大事故之一。礦井的涌水涌泥問(wèn)題主要是指在井巷作業(yè)的過(guò)程中，含水層受到斷層、裂隙等地質(zhì)因素的影響，繼而出現(xiàn)突水事故。在事先缺乏準(zhǔn)備的情況下，對(duì)井底相關(guān)操作人員的人身安全造成了危害。本文將結(jié)合銅綠山礦I2 號(hào)礦體，對(duì)采準(zhǔn)巷道開(kāi)挖過(guò)程中的超前探水設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，力求得到較好的操作方案。

1 工程概況

銅綠山礦I2 號(hào)礦體位于湖北省大冶市，是矽卡巖-高中溫?zé)嵋旱V床的一種。其礦體主要存在于巖漿巖與三疊系接觸帶的含云母透輝石矽卡巖之中。通過(guò)對(duì)礦體的初步研究，我們判定采準(zhǔn)巷道所在的巖層具有較高的含水率，整體強(qiáng)度不高，屬于較差的巖層。在以往開(kāi)采的過(guò)程中由于缺乏整體性認(rèn)識(shí)，使部分巷道受到了嚴(yán)重的損害，且沒(méi)有進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作。而I2 號(hào)礦體的斷層部位較寬，暫未探明填充物，即可能含有水、泥。因此，斷層將對(duì)巷道開(kāi)采的安全性造成極大的干擾。同時(shí)，該礦山受到了民采的長(zhǎng)期影響，可能有民采空區(qū)。當(dāng)民采空區(qū)含有水、泥時(shí)，極容易引發(fā)淹井災(zāi)害。此外，相關(guān)資料表明I2 號(hào)礦體圍巖有大理石，即可能存在溶洞。故，在開(kāi)采過(guò)程中需要采用邊探邊挖掘的形式，并針對(duì)巖性的特質(zhì)采取不同的支護(hù)手段。

2 采準(zhǔn)巷道開(kāi)挖中的超前探水

2.1 超前探水適用范圍

明確超前探水的使用領(lǐng)域和范圍是一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。在地下開(kāi)采的相關(guān)工程中，通常會(huì)面臨在高水位下施工的情況，這就需要我們進(jìn)行超前探水，即針對(duì)突水地段使用超前鉆孔探水，能夠體現(xiàn)先探后掘的施工原則，保證礦井作業(yè)的安全性。I2 號(hào)礦體的采準(zhǔn)巷道附近發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)水的破碎帶，且存在滴水問(wèn)題，與此同時(shí)，在進(jìn)一步的探究中發(fā)現(xiàn)-185m處疑似出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象，情況較為復(fù)雜。

2.2 超前探水鉆孔的選擇

就目前情況而言，南坑的積水面積較大，且水面標(biāo)高為-112m，斷層位置的標(biāo)高為-206m。因此，我們得知斜井和斷層的交匯位置可能為最大水壓處。相對(duì)的，在-246m處，巷道和斷層也發(fā)生了交匯，且最大水壓為12.94×105Pa。根據(jù)行業(yè)的相關(guān)規(guī)定，選用中深鉆孔進(jìn)行超前探水作業(yè)能夠?yàn)椴蓽?zhǔn)巷道開(kāi)挖提供安全上的保證。

2.3 超前探水參數(shù)

采準(zhǔn)巷道的縱向斷層面上可分為4個(gè)段落，每段7.5m。我們假定需要打4個(gè)鉆孔，每個(gè)鉆孔都分布在分段點(diǎn)上，即可以實(shí)現(xiàn)巷道周圍8m內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)徑度大于7.5m的積水區(qū)，從而保證的井底作業(yè)的安全性。其探水鉆孔參數(shù)如表1所示。此外，鉆孔的口徑應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定，且受到積水量和水壓的影響。常用的范圍在45～75m之間，且最大不會(huì)超過(guò)90m。在需要取心采樣的時(shí)候，可以適當(dāng)?shù)姆艑捒趶酱笮　?/p>

2.4 探放水施工步驟

超前探水設(shè)計(jì)能夠?yàn)榈V井工程中出現(xiàn)的涌水事件提供可靠的技術(shù)支持。首先，我們要確定在斷層結(jié)構(gòu)中是否含有水體，且斷層與水體之間是否存在著直接的水力聯(lián)系。當(dāng)我們判斷斷層屬于導(dǎo)水層時(shí)，需要進(jìn)行超前探水的相關(guān)試驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行巷道的開(kāi)挖工作。此外，在穿過(guò)矽卡巖和破碎帶時(shí)，我們必須進(jìn)行全斷面的支護(hù)，著重關(guān)注礦工在開(kāi)采巷道時(shí)的底板弧形，盡可能地避免底鼓現(xiàn)象。最后，我們還要加強(qiáng)對(duì)地表溶洞和民采空區(qū)的探明。與此同時(shí)，要對(duì)礦體的邊界進(jìn)行核查。

針對(duì)銅綠山礦I2 號(hào)礦體的采準(zhǔn)巷道開(kāi)挖工程，我們需要使用中深孔沿著巷道的方向進(jìn)行探水試驗(yàn)，隨后再使用淺孔對(duì)近范圍內(nèi)加密。當(dāng)加密孔完成后且沒(méi)有出現(xiàn)漏水異常時(shí)，可以對(duì)巷道進(jìn)行下一步的挖開(kāi)作業(yè)。由于該礦山的巷道為斜井、巖層的含水率較高，且斜井離南坑底板的位置較近，針對(duì)該類特殊情況，我們認(rèn)為鉆孔方向應(yīng)為仰角大約16°左右的位置，且炮孔的底孔應(yīng)該高出孔口2.7m左右。但是由于難度系數(shù)較大，會(huì)對(duì)永久礦柱帶來(lái)一定程度的損害。

2.5 探水可能結(jié)果及其相關(guān)應(yīng)急措施

一方面，我們要分析斷層的含水問(wèn)題。在超前探水的過(guò)程中，一旦打到斷層部位就會(huì)有水從鉆孔周圍流出。在放水的一段時(shí)間里，若水壓并未下降，我們則認(rèn)定為斷層含水。針對(duì)這一具體問(wèn)題，我們應(yīng)立即停止開(kāi)采工作，值得注意的是：為了防止大面積的涌水涌泥淹沒(méi)工作面，我們要提高工作的速度，利用好先進(jìn)的設(shè)備和科學(xué)技術(shù)集中的處理穿水鉆孔問(wèn)題。反之，水壓下降，則判定為暫時(shí)安全，可以繼續(xù)開(kāi)采井下作業(yè)。

另一方面，當(dāng)我們遇到民采空區(qū)，并通過(guò)超前探水技術(shù)認(rèn)定其內(nèi)部含水時(shí)，我們應(yīng)該進(jìn)行放水處理，進(jìn)一步判斷含水的容量情況，在確保該地區(qū)安全后方可進(jìn)行下一步操作。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，我們認(rèn)為超前探水技術(shù)在采準(zhǔn)巷道的開(kāi)挖作業(yè)中具有重要意義，能夠?qū)ΦV井工作人員提供安全保障，減少淹井隱患。本文結(jié)合了銅綠山銅鐵Ⅰ2號(hào)礦體的實(shí)際案例，針對(duì)具體問(wèn)題提出了相應(yīng)的解決措施，對(duì)超前探水操作方面進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。此外，該作業(yè)能夠提高采準(zhǔn)巷道開(kāi)挖的執(zhí)行速度，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和現(xiàn)實(shí)意義，值得推廣。

參考文獻(xiàn)

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[2]張國(guó)中.礦井水災(zāi)防治中探水與透水事故處理的幾個(gè)問(wèn)題[J].煤炭技術(shù)，2002，21（8）：35-36.

（作者單位：開(kāi)灤錢家營(yíng)礦業(yè)分公司）