毛振西

圈定法煤礦井下采空區(qū)探水技術(shù)研究

毛振西

(山西省煤炭職工培訓(xùn)中心，山西 太原 030012)

傳統(tǒng)的以密集鉆孔布置的方法探查采空區(qū)積水的探放水技術(shù)有不便組織實(shí)施的實(shí)際問(wèn)題。本文論述了通過(guò)多向鉆孔的交匯，以合理選擇鉆探地點(diǎn)、鉆孔方向、鉆孔深度的方法，進(jìn)而圈定一次掘進(jìn)安全區(qū)域的圈定法探放水方法。這種探放水方法具有施工組織簡(jiǎn)單、探水作業(yè)量小、探水有效性高的特點(diǎn)。

采動(dòng)空間積水;防治水;圈定法探放水技術(shù)

1 圈定法探水技術(shù)的研究背景

煤礦防治水工作的重要內(nèi)容之一就是井下探放水工作，有效的探放水工作是煤礦防治水工作的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的采空區(qū)探放水作業(yè)是在一個(gè)掘進(jìn)工作面以布置密集鉆孔的方式探查采空區(qū)位置及其積水情況(見(jiàn)圖1)，可以稱(chēng)之為放射法探放水技術(shù)。但是實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證明，這種探放水方法有很多不足之處，主要是一次探水只能在一個(gè)掘進(jìn)頭進(jìn)行;完成規(guī)定數(shù)量的探放水鉆孔需要的探水作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、難度大，因而在實(shí)際的探放水工作中，大多數(shù)煤礦都不能做到《煤礦防治水規(guī)定》規(guī)定的探放水鉆孔密度要求，這樣常導(dǎo)致因有漏探的采空積水區(qū)或巷道積水造成的礦井水害事故發(fā)生。本文論述了以圈定開(kāi)采安全區(qū)范圍的方法實(shí)施井下工作面順槽掘進(jìn)的探放水工作，稱(chēng)之為圈定法探水技術(shù)。

2 圈定法探水技術(shù)作業(yè)的組織實(shí)施

2.1 基本思路

圈定法探水是通過(guò)合理選擇探水地點(diǎn)、探水方向及深度，通過(guò)鉆孔交匯圈定掘進(jìn)安全區(qū)域的方法，這是不同于以布置密集鉆孔探查采空區(qū)的放射法探水的關(guān)鍵所在。需要說(shuō)明的是：對(duì)于在圈定掘進(jìn)安全區(qū)域過(guò)程中遇到的采空區(qū)，還需要進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的小范圍內(nèi)的放射法探水作業(yè)，從而準(zhǔn)確探查采空區(qū)范圍及積水積氣情況。這時(shí)侯對(duì)于還需要進(jìn)一步探查的采空區(qū)已經(jīng)限定在一定范圍內(nèi)，此時(shí)再采用放射法準(zhǔn)確探查采空區(qū)范圍及積水情況的工作量已大為減少(見(jiàn)圖2)。圈定法井下探放水技術(shù)對(duì)于目前大多數(shù)煤礦普遍裝備長(zhǎng)距離探水設(shè)備，同時(shí)對(duì)井田內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單、煤層產(chǎn)狀較穩(wěn)定的開(kāi)采技術(shù)條件來(lái)說(shuō)是一種安全有效且具有實(shí)際操作性的探放水方法。

圖1 放射法探水示意圖

圈定法探放水技術(shù)可以在多個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行探放水作業(yè)，減少了在掘進(jìn)頭的作業(yè)時(shí)間及掘進(jìn)探水工作量，減少探放水作業(yè)鉆孔數(shù)量，增加掘進(jìn)探水作業(yè)的安全性。

圖2 圈定法探水中局部放射法探放水示意

2.2 作業(yè)組織

本文以在薄煤層回采工作面順槽掘進(jìn)中探水，探水鉆機(jī)有效鉆進(jìn)深度80 m，探放水設(shè)計(jì)超前距40 m，一次允許掘進(jìn)距離30 m，幫距20 m，掘進(jìn)巷道寬度3 m為例進(jìn)行圈定法探水技術(shù)研究。

對(duì)于已經(jīng)形成在用回采工作面的礦井(見(jiàn)圖3)，靠近在用回采工作面的下一個(gè)回采工作面的順槽掘進(jìn)巷道的探放水工作將變得簡(jiǎn)單。

圖3 圈定法探放水作業(yè)示意圖

2.2.1 初始探水作業(yè)的實(shí)施

初始探水點(diǎn)位置從在用工作面順槽端口距離采區(qū)巷道70 m處的O點(diǎn)實(shí)施，探水超過(guò)38 m(工作面間煤柱15 m+巷道寬度3 m+幫距20 m=38 m)，在采區(qū)巷道O'點(diǎn)探水，探水距離超過(guò)70 m(超前距40 m+允許掘進(jìn)距離30 m=70 m)，這樣就以O(shè)、O'兩點(diǎn)分別探水并形成鉆孔交匯，從而圈定首次掘進(jìn)30 m的安全掘進(jìn)區(qū)域，以此達(dá)到放射法探水超前距40 m，一次允許掘進(jìn)距離30 m，幫距20 m的探放水工作所達(dá)到的探查效果。而如果用放射法探查該安全掘進(jìn)區(qū)域，則需要15個(gè)70 m以上的探水鉆孔，從施工難度、鉆孔數(shù)量、施工作業(yè)點(diǎn)選擇、施工作業(yè)組織等方面，圈定法探水具有較明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.2.2 其它循環(huán)探水作業(yè)的實(shí)施

圈定法探水同樣遵循循環(huán)推進(jìn)的探水作業(yè)進(jìn)程，即每一次圈定只為一次安全掘進(jìn)提供保障。由于巷道分布條件的變化，初始探水以外其它循環(huán)的探水作業(yè)將與初始探水作業(yè)有所不同(見(jiàn)圖3)。第二次探水循環(huán)作業(yè)從已安全掘進(jìn)30 m的掘進(jìn)工作面位置以約外斜26°30'角度施工1'鉆孔，鉆孔深度超過(guò)79 m;從在用回采工作面順槽距現(xiàn)掘進(jìn)工作面位置70 m(超前距40 m+掘進(jìn)距離30 m=70 m)的順槽位置垂直施工1號(hào)鉆孔，鉆孔深度為工作面間煤柱15 m+巷道寬度3 m+安全圈定需要探水深度36 m=54 m，這樣以1號(hào)鉆孔、1'鉆孔鉆進(jìn)交匯后形成的圈定區(qū)域，結(jié)合初始探水已施工的鉆孔，實(shí)現(xiàn)了第二次探水循環(huán)圈定的再次掘進(jìn)30 m的安全范圍需要。以此方法繼續(xù)實(shí)施2、2'鉆孔圈定下次掘進(jìn)的安全范圍。這樣，可以通過(guò)兩個(gè)方向的鉆孔施工，提供每一次掘進(jìn)的安全探查需要，這種方法的實(shí)質(zhì)就是利用上次探水圈定的部分安全區(qū)域結(jié)合本次探水新增的探水安全區(qū)域，形成一個(gè)符合設(shè)計(jì)的幫距和超前距的探水作業(yè)要求。需要指出的是：從已有巷道施工的探水孔實(shí)際上是在已有巷道探水施工中為進(jìn)行下一個(gè)巷道探水作業(yè)同時(shí)施工的鉆孔。也就是說(shuō)計(jì)劃掘進(jìn)巷道的探水作業(yè)實(shí)際上每次掘進(jìn)探水只施工一個(gè)(組)方向的鉆孔，其安全掘進(jìn)范圍的圈定是通過(guò)上次掘進(jìn)施工的鉆孔結(jié)合其他循環(huán)施工的鉆孔共同圈定。因此，放射法探水作業(yè)需要一個(gè)提前的、整體的施工組織安排。

3 結(jié)論

圈定法探水技術(shù)適用于計(jì)劃探水區(qū)域存在已有巷道，通過(guò)已有巷道提前施工部分探水鉆孔。對(duì)于探水掘進(jìn)區(qū)域附近沒(méi)有已有巷道的探水區(qū)域，放射法探水還是必須要采取的探水作業(yè)方式。對(duì)于存在較多采空區(qū)威脅的區(qū)域，在無(wú)法準(zhǔn)確掌握原有開(kāi)采區(qū)域的情況下，如果采用放射法探水，探水工作量將非常繁重，為保證掘進(jìn)區(qū)域的安全，條件具備時(shí)我們也可以利用圈定法進(jìn)行探水作業(yè)，這時(shí)，我們可以利用掘進(jìn)區(qū)域附近的舊系統(tǒng)井巷工程實(shí)施圈定法探水作業(yè)。圈定法探水作業(yè)不是一種適合各類(lèi)條件的探水方法，而是在具備一定條件下的探水作業(yè)方法，它可以為我們?cè)谝欢l件下的探水作業(yè)提供一種安全、簡(jiǎn)捷的作業(yè)方式。實(shí)際工作中應(yīng)該采用放射法、圈定法探水相結(jié)合的探水作業(yè)方式以徹底排查開(kāi)采區(qū)域附近采空區(qū)情況。

本文是以薄煤層探水為例進(jìn)行研究，對(duì)于煤層厚度較大的區(qū)域，實(shí)際探水作業(yè)應(yīng)遵循《煤礦防治水規(guī)定》的要求，按每組鉆孔終孔垂距不大于1.5 m的要求，即圈定時(shí)采用成組的鉆孔實(shí)施圈定法探水作業(yè)。圈定法探水作業(yè)減輕了探水作業(yè)鉆孔數(shù)量，但其圈定范圍內(nèi)有較大范圍的空白區(qū)沒(méi)有探水鉆孔，在回采工作面回采時(shí)，還應(yīng)分階段采用鉆孔探水的方式進(jìn)行工作面內(nèi)的進(jìn)一步探查，以徹底排除采空區(qū)積水威脅，同時(shí)圈定法探水作業(yè)的實(shí)施還為采用物探和鉆探相結(jié)合的探水作業(yè)提供了更加合理的多種方法的綜合探查空間。

Technology Research on Determination Method in Exploring Water of Coal Mine Goaf

Mao Zhen－xi

n the traditional dense borehole layout method detection and drainage technology of exploring goaf seeper has the practical problems that the organization and implementation is inconvenience.This paper discusses the reasonable selecting drilling sites，the direction of drilling，drilling depth by multidirectional drilling convergence method，and delimit a driving safety area delimitation exploration and drainage water method.The exploration and drainage water method has the characteristics that construction organization is simple，exploring water amount is small，water exploration effectiveness is high.

Mining space seeper;Prevention and control of water;Determination method detection and drainage technology

TD745+.2

A

1672－0652(2011)12－0051－03

2011－11－23

毛振西(1964—)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，1985年畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院，高級(jí)工程師，主要從事煤礦防治水技術(shù)培訓(xùn)，煤礦防治水工程設(shè)計(jì)審查、防治水工程驗(yàn)收，礦井水害事故調(diào)查等工作，(E－mail)mzxi@sohu.com