掘進巷道遇含水層施工方法研究

趙弘云

【摘 要】礦井水災(zāi)害是地質(zhì)災(zāi)害中的一種類型，在礦井挖掘過程中含水層對于施工影響是非常大的，一旦掘進時沒有處理好含水層就容易發(fā)生突水事故，影響礦井通道的施工安全。本文主要對巷道掘進過程中遇到含水層的施工方法進行了探討，以期能夠有效降低含水層對礦井掘進的安全威脅，提升巷道施工效率。

【關(guān)鍵詞】掘進巷道；含水層；施工方法

井下由于地質(zhì)條件比較復(fù)雜，在進行巷道掘進過程中會遇到斷層水或是裂隙水等安全威脅，需要施工隊伍掌握一定的施工方法來對含水層進行處理，保證施工的安全性，提升施工效率，也能夠減少礦井透水事故的發(fā)生，因而礦井施工單位應(yīng)該加強對這方面施工技術(shù)的研究重視。

1 工程概況

本次施工中采用錨噴和鋼筋砼聯(lián)合支護方式，斷面為1/5三心拱形，巷道凈寬度4500mm，凈高度在4300mm，凈斷面積為18.33m2，地質(zhì)巖層分布為大理巖，原巷道規(guī)格為2.7m×2.6m，凈斷面積為6.73m2，老頂巖層為大理巖和節(jié)理相對發(fā)育破碎的大理巖。

2 巷道掘進的放水措施和探放水要求

在巷道掘進過程中需要提前采取相應(yīng)的防水措施來保證施工的順利，在施工過程中需要采取的防水措施主要包括以下三點：一是，提前進行水源調(diào)研工作。礦井施工單位需要在施工之前對礦井下的水源分布進行具體地探查，包括對水源的分布地區(qū)、含水量多少、礦井水文地質(zhì)資料等等進行詳細研究，并且對于之前舊有的生產(chǎn)區(qū)進行詳細調(diào)研，出具詳細確切的調(diào)研報告；二是，在施工過程中掌握透水前征兆，如果出現(xiàn)透水跡象就需要及時警惕可能發(fā)生透水事故，需要及時進行撤離，并采取相應(yīng)措施進行處理。透水前征兆的表現(xiàn)有很多，比如巷道壁出現(xiàn)水珠、滴水等等，因而在施工過程中，施工人員需要格外注意這些征兆，并且及時做出反應(yīng)來；三是，堅持施工過程中的探放水原則，堅決采取預(yù)測預(yù)報，出現(xiàn)疑點及時進行探查，先探查再掘進，先治理后施工的原則。

在巷道掘進施工過程中，為了保證施工的安全性和預(yù)防透水事故的發(fā)生，需要在施工過程中進行探放水，探放水操作需要進行一定的鉆孔操作，具體的布置要求有以下幾點：一是，在掘進過程中，施工人員選擇探水鉆孔時一定要嚴格按照相應(yīng)的規(guī)定要求來進行鉆孔布置，包括控制鉆孔的密度、幫距以及超前距離等等，其中幫距是探水鉆孔中心終點位置和外斜眼終點中間的距離，在實際施工過程中，幫距受到施工條件限制，施工人員可以通過巖石普氏系數(shù)來確定具體的大小數(shù)值；二是，在確定超前距時應(yīng)該根據(jù)施工巷道的巖層厚度和水頭壓力等來進行確定。鉆孔超前距是掘進重點和最淺鉆眼之間的距離，在本次工程施工當中，巷道為全礦巷道，礦層厚度是在1.8～2.5m，水頭壓力是在2.5～3.0MPa之間的，綜合兩者的影響，最終可以確定本次工程當中的鉆孔超前距確定在18m左右。

3 掘進巷道遇含水層的施工方法

3.1 雙巷掘進交叉方法

當施工人員在巷道掘進過程中遇到工作面出現(xiàn)突水事故災(zāi)害威脅時，在施工方法上可以及時調(diào)整為雙巷交叉掘進的方法，設(shè)置兩條巷道，每隔40m的距離就在兩個巷道中間建一條聯(lián)絡(luò)巷，聯(lián)絡(luò)巷平時可以進行運送施工材料或是施工人員的通道，在發(fā)生水災(zāi)時施工人員也能夠及時躲進聯(lián)絡(luò)巷當中，減輕水災(zāi)對施工人員帶來的安全影響。在施工過程中應(yīng)該注意，兩條巷道都需要進行探水，邊探水邊進行掘進施工，并且堅持交叉施工的原則，當一條巷道在進行掘進施工時另一條巷道進行探水施工，兩邊交叉進行施工，這樣能夠保證一邊是安全的，以免同時施工兩條巷道都出現(xiàn)透水事故，給施工人員帶來更大的安全影響。

3.2 單巷超前探水法

這種施工方法和交叉施工的相似之處在于也是兩條巷道進行掘進施工，不同的是，當施工時含水層如果是位于巷道上側(cè)時可以采用此施工方法，上側(cè)施工掘進的工作面可以超過下側(cè)掘進施工的工作面15m以上，25m以下，下側(cè)的掘進位置要控制在上側(cè)探水鉆孔的范圍之內(nèi)，這樣才能有效避開上側(cè)的含水層，并對含水層進行有效監(jiān)控，減少透水事故的發(fā)生。

3.3 水平巷道和斜巷道施工方法

在巷道掘進施工過程中不是一直都是水平的直線，也會存在斜向的巷道，在對水平巷道和斜巷道同時進行施工時，為了有效防止斜巷道在向前掘進過程中發(fā)生透水事故，降低斜巷道的施工威脅，可以采用水平巷道和斜巷道配合施工方法，也就是在水平巷道進行掘進施工的過程中，由技術(shù)人員對斜巷道施工進行探水，并且將斜巷道施工控制在水平巷道的探水范圍之內(nèi)，從而保證斜巷道施工是在水平巷道掘進施工的控制范圍之內(nèi)，有效提升斜巷道施工的安全性。

3.4 鉆孔放水法

在本次工程施工當中，巷道在掘進時遇含水量較大的含水層時，在掘進工作面距含水層40～50m時，在距地板0.5m處以10°仰角垂直工作面布置3～5個直徑為150mm的探放水孔，并在孔口安裝套管，利用探水鉆孔進行放水，待含水層形成降水斗時繼續(xù)在已疏干的煤巖層中掘進，這種施工方法不僅施工簡單， 降低了工作面透水的危險性，而且加快了掘進速度。

3.5 注漿加固堵水

在斷層影響下，礦井下的礦巖體雖然本身具備一定的強度，但其對抗周圍巖石變形的能力明顯下降，需要通過人為外力來增強或改善巖體的力學(xué)性能，增強巖體內(nèi)的粘接力和摩擦力，從而使斷層中比較破碎的巖層能夠固結(jié)起來，減少透水事故的發(fā)生，保證斷層頂板區(qū)域的施工安全。因而在巷道掘進施工當中向巖體澆注一定的漿體來改變巖體性狀也是比較常見的施工方法。而注漿的滲透半徑需要根據(jù)巷道施工工程中巖體的裂隙密度、開度、迂曲度、漿液本身的膠凝時間、運動黏度和注漿時間、壓力來進行綜合確定，依據(jù)相應(yīng)的擴散半徑公式來計算相應(yīng)的滲透半徑。然后根據(jù)注漿壓力、時間和裂隙發(fā)育程度和滲透性等因子來計算注漿量的多少，根據(jù)計算出來的結(jié)果來進行注漿操作。在注漿施工過程中要注意先進行支護然后再實施注漿操作，以便保證注漿施工的安全性。在注漿時進行掘進，每次注漿加固一定的范圍就向前掘進一定的區(qū)域，要注意向前掘進的距離要小于注漿加固范圍，這樣才能保證掘進施工在注漿加固控制范圍之內(nèi)，從而有效保證巷道掘進施工的安全性。如果在施工過程中出現(xiàn)溶洞水或是斷層水等構(gòu)造水時，掘進施工根本無法通過，這時就要根據(jù)井下地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)構(gòu)造分布來更改巷道的掘進路線，將含水層避開，從而有效保證巷道施工的順利。

4 結(jié)語

礦井建設(shè)生產(chǎn)過程中，井下水害對于礦井施工的安全威脅是很大的，如果不加以處理則有可能發(fā)生較大的透水事故，因而為了有效避免透水事故的發(fā)生，施工單位應(yīng)該給予含水層施工以足夠的重視，并且通過采取放水措施和科學(xué)施工方法來進行施工處理，以便有效提升我國礦井建設(shè)生產(chǎn)的安全性，推動礦山開采事業(yè)的健康發(fā)展。

【參考文獻】

[1]馬建鵬.分析掘進巷道探放水的重要性和必要性[J].時代報告：學(xué)術(shù)版，2016，5（2）：274-274.

[2]張國華.掘進巷道過采空區(qū)圍巖應(yīng)力演化規(guī)律數(shù)值模擬[J].黑龍江科技大學(xué)學(xué)報，2015，6（5）：463-468.

[3]胡文義，楊再高.掘進巷道風(fēng)速對粉塵流場影響規(guī)律的數(shù)值模擬研究[J].化工礦物與加工，2016，45（1）：36-38.

[4]張牧，孟輝.深部工作面掘進巷道前方疑似陷落柱綜合物探研究[J].能源技術(shù)與管理，2015，40（5）：1-3.

[5]李磊.掘進巷道過含水斷層水害防治技術(shù)研究[J].技術(shù)與市場，2015，22（7）：212-213.

[責(zé)任編輯：王偉平]