掘進(jìn)巷道探放水施工工藝研究

呂振繪

【摘 要】 井下掘進(jìn)巷道對探放水有較高要求，特別是在老窯采空區(qū)旁掘進(jìn)巷道時面臨老窯積水問題，給巷道掘進(jìn)安全帶來較大威脅。為了確保22307軌道順槽掘進(jìn)安全，文章從巷道實(shí)際條件出發(fā)，將巷道掘進(jìn)面臨的水害分為臨近煤礦采空區(qū)范圍不確定、正常掘進(jìn)時前方可能存在導(dǎo)水地質(zhì)構(gòu)造兩個方面，并針對上述兩個問題提出具體的探放水技術(shù)方案及放水鉆孔施工期間的安全技術(shù)措施。通過提出的探放水施工技術(shù)，22307軌道順槽掘進(jìn)過程中避免了水害帶來的威脅，實(shí)現(xiàn)了安全、快速掘進(jìn)。

【關(guān)鍵詞】 巷道掘進(jìn);探放水;鉆孔施工;采空區(qū);老窯

【中圖分類號】 TD745 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A

【文章編號】 2096-4102（2020）03-0026-03 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

煤礦井下發(fā)生突水，輕則影響生產(chǎn)環(huán)境、破壞生產(chǎn)秩序，重則造成嚴(yán)重的人員傷亡及財產(chǎn)損失，甚至可能發(fā)生礦井淹沒。探放水工作是防治水工作開展的重要手段，對確保礦井生產(chǎn)具有重要意義。通過長距離、大范圍的探放水工作可以在一定程度上對地質(zhì)構(gòu)造、采空區(qū)積水等進(jìn)行超前探測，有針對性采取預(yù)防措施。

屯蘭礦22307軌道順槽掘進(jìn)過程，遇到臨近老窯采空區(qū)積水范圍不確定問題，同時在正常掘進(jìn)過程中需要及時探明掘進(jìn)前方可能存在的導(dǎo)水地質(zhì)構(gòu)造。文中針對臨近老窯采空區(qū)積水范圍不確定問題提出物探確定鉆探靶區(qū)、鉆探排放水技術(shù)措施，從而使得鉆探更具有針對性，并根據(jù)掘進(jìn)巷道實(shí)際條件，有針對性地設(shè)計出超前探放水技術(shù)方案，確保了巷道掘進(jìn)安全。

1工程概況

屯蘭礦22307工作面臨近原金之中煤礦破壞邊界，該礦采空區(qū)位于22307軌道順槽外側(cè)，小窯破壞區(qū)內(nèi)有積水，預(yù)計積水量約7.1萬m3，采空區(qū)范圍大致清楚，但是由于具體圖紙缺失，僅能大致判定采空區(qū)范圍，具體于22307軌道順槽掘進(jìn)與小煤窯采空區(qū)位置關(guān)系見圖1。

2采空區(qū)探放水設(shè)計

2.1確定靶向

在進(jìn)行探放水設(shè)計時需要掌握較為詳實(shí)的地質(zhì)資料，由于金之中煤礦原有的大部分圖紙已經(jīng)遺失，老窯采空區(qū)范圍難以確定，因此需要采取物探技術(shù)手段合理確定采空區(qū)及積水范圍。在劃定的采空區(qū)邊緣進(jìn)行巷道掘進(jìn)時，應(yīng)有針對性采取預(yù)防措施，降低對巷道掘進(jìn)影響。

在22307軌道順槽掘進(jìn)中，先對收集到的金之中煤礦原有開采圖紙進(jìn)行分析，確定采空區(qū)范圍與22307軌道順槽掘進(jìn)屬于同一煤層。后進(jìn)行瞬變電磁勘探，在靠近金之中煤礦采空區(qū)時發(fā)現(xiàn)軌道順槽左幫側(cè)存在低阻異常區(qū)，分析判定采空區(qū)可能存在積水，具體物探成果見圖2。

2.2探測鉆場布置

采用瞬變電磁法確定的異常區(qū)范圍靠近22307軌道順槽外側(cè)金之中煤礦采空區(qū)，但是物探確定的范圍遠(yuǎn)超過礦井掌握的采空區(qū)范圍，分析主要是由于掌握的金之中煤礦開采資料不準(zhǔn)確，因此在進(jìn)行鉆探施工時應(yīng)充分考慮采空區(qū)范圍變化問題。在設(shè)計探放水鉆孔時根據(jù)物探成果以及大致掌握的采空區(qū)范圍，進(jìn)行探放水專項設(shè)計。為了確保施工安全，設(shè)計的鉆場開設(shè)位置距離物探異常區(qū)距離為80m，共布置3組9個探放水鉆孔，具體探放水鉆孔布置見圖3。

3地質(zhì)正常地段探放水施工

鉆孔施工采用KHYD-75鉆機(jī)，鉆孔孔深為70m。為了保證巷道探放水效果，在22307軌道順槽掘進(jìn)時在掘進(jìn)迎頭布置7個探放水鉆孔，編號依次為1#～7#，鉆孔呈扇形布置方式，鉆進(jìn)深度為70m。

1#～4#鉆孔為頂板控制孔，開孔位于底板下方1.5m處，鉆孔間距為0.8m，仰角均為12°，1#、2#鉆孔水平角均為0°，3#～4#鉆孔水平角為-13°、13°，具體的探放水鉆孔開孔位置示意圖情況見圖4。

5#～7#鉆孔為掘進(jìn)迎頭控制孔，鉆孔開孔位于頂板下方2.0m處，開孔間距為0.8m，仰角為0°，水平角依次為-8°、0°及8°，具體的探放水鉆孔布置參數(shù)見表1。

在探放水施工時，鉆孔超前保護(hù)距離控制在40m，巷道允許掘進(jìn)距離為30m，巷幫控制范圍為16m，允許掘進(jìn)距離（即巷道前方30m處）鉆孔間間距為3.0m，具體的探放水鉆孔控制范圍見圖5。

4鉆孔施工安全技術(shù)措施

在進(jìn)行探放水鉆孔施工前需要強(qiáng)化鉆場附近巷道頂板以及煤壁控制，在與前方掘進(jìn)迎頭距離2m處布置一排木支柱，間距控制在0.5m;木支柱兩端需與巷道頂、底板接觸牢固。待支柱架設(shè)完畢后，在支柱上釘上擋板，避免出現(xiàn)突水沖壞巷道內(nèi)設(shè)備情況。

在探放水鉆孔施工前在距離巷道迎頭30～50m位置處施工臨時水倉，并布置兩套排水設(shè)備（一用一備），巷道掘進(jìn)距離較短時排水溝可以與鄰近采區(qū)水倉或者排水管路連接，若掘進(jìn)距離較長時巷道內(nèi)需安設(shè)排水管路。

在進(jìn)行探放水鉆孔施工時相關(guān)技術(shù)人員需現(xiàn)場指揮，施工的鉆孔按照設(shè)計的開孔位置、角度及深度鉆進(jìn);根據(jù)取得的水文地質(zhì)資料對前方積水區(qū)水壓進(jìn)行判定。

鉆進(jìn)安裝之前就應(yīng)確保巷道頂板、巷幫穩(wěn)固、可靠，在鉆進(jìn)時嚴(yán)格遵循礦井的停、送電制度。

為了保證探放水鉆孔排水安全，在鉆孔孔口處安裝孔口管、控制閘閥、測壓三通以及鉆桿逆止閥等安全附件。

在鉆孔施工過程中若發(fā)現(xiàn)鉆場附近煤壁片幫、頂鉆、水壓突然變大等情況，應(yīng)立即停止施工同時不得拔出鉆桿，及時向調(diào)度中心匯報;當(dāng)鉆孔水壓較大時鉆進(jìn)應(yīng)采用反壓方式并在鉆進(jìn)上安設(shè)防噴設(shè)備。

鉆孔鉆進(jìn)時應(yīng)對穿過的煤層進(jìn)行記錄，每鉆進(jìn)10m或者更換鉆具時丈量并核驗(yàn)鉆孔深度。

在探放水鉆孔施工時應(yīng)安排瓦檢員進(jìn)行瓦斯?jié)舛葯z測，若鉆孔排放水期間瓦斯、CO等隨涌水量增加，應(yīng)立刻停止探放水鉆孔施工，將作業(yè)人員撤離至安全位置。

5應(yīng)用效果

采用瞬變電磁法確定金之中煤礦采空區(qū)具體范圍后，施工的9個探放水鉆孔均鉆進(jìn)到臨近采空區(qū)內(nèi)，經(jīng)過45d排水，共排放出8.2萬m3積水;同時巷道采用地質(zhì)正常地段探放水施工方案后，實(shí)現(xiàn)了對前方存在的隱伏導(dǎo)水構(gòu)造的探測，確保了22307軌道運(yùn)輸巷安全，取得顯著安全、經(jīng)濟(jì)效益。

6總結(jié)

針對22307軌道順槽面臨金之中煤礦采空區(qū)范圍不確定問題，采用瞬變電磁法以及鉆探方式確定了采空區(qū)位置，并進(jìn)行探放水設(shè)計。

對掘進(jìn)工作迎頭的探放水鉆孔進(jìn)行設(shè)計，并指出具體的鉆孔施工安全技術(shù)措施，可以實(shí)現(xiàn)探放水工作的安全、平穩(wěn)開展。

在礦井生產(chǎn)過程中應(yīng)強(qiáng)化對水害的防治工作，嚴(yán)格按照施工設(shè)計進(jìn)行探放水施工工作，只有這樣才可以確保礦井生產(chǎn)安全。

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