梁軍平

摘 要：某煤礦的第10號(hào)頂板的采空區(qū)由于積水出現(xiàn)了危害，對(duì)在進(jìn)行掘進(jìn)10號(hào)和11號(hào)煤聯(lián)合巷道，為避免積水的危害，對(duì)頂板水探測(cè)技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)化，并采取打通深孔進(jìn)行排水、進(jìn)行注漿堵水、紅外線探測(cè)及留觀察孔等方式，對(duì)巷道頂板水開展綜合防治措施。

關(guān)鍵詞：掘進(jìn)巷道；頂板；防治水

前言

礦井采空區(qū)的積水對(duì)礦井的危害巨大，尤其是對(duì)掘進(jìn)巷道過程中，應(yīng)采取綜合的防治水的措施，對(duì)巷道頂板水開展防治，避免積水對(duì)礦井造成的危害。

1 礦井的基本情況

該煤礦的第10號(hào)和第11號(hào)運(yùn)輸巷道大小基本一致，都是4.4米寬、2.8米高的軌道巷，在這兩個(gè)巷道的上部是大巷煤柱及第7和第9號(hào)礦道，但第7和第9礦道已出現(xiàn)大量的采空區(qū)。在10號(hào)礦道的上部的采空區(qū)達(dá)到了11米多，其頂部為砂質(zhì)的泥巖。沿著10巷道煤頂板掘進(jìn)的半煤巖巷，采用錨桿、錨網(wǎng)和噴漿聯(lián)合方式進(jìn)行支護(hù)。礦井的含水層比較少，第7和第10煤層的含水層是由于巖石裂隙含水層，礦區(qū)為山區(qū)，無地表水，雖然在這樣并不復(fù)雜的水文條件下，但是由于該處為山體構(gòu)造，且煤層在比較淺的表層上，基本沒有土層，隔水性能非常有限，雨水及附近聚集的水源可直接從巖石的裂縫處進(jìn)入到頂板上層的采空區(qū)中，形成較大的蓄水層。日積月累下，會(huì)形成越來越多的水源。而由于雨水等水分的酸堿度等問題，與頂板的巖石進(jìn)行反應(yīng)，長(zhǎng)時(shí)間下就會(huì)使頂板強(qiáng)度減弱，給巷道的支護(hù)帶來很大的危險(xiǎn)和困難。事實(shí)也證明了此點(diǎn)，在該巷道掘進(jìn)的初期，就曾在多處出現(xiàn)過滲水、淋水、漏水的情況，甚至在巷道的低洼處一度由于積水淹沒了膠帶機(jī)而致使掘進(jìn)工作停滯。而當(dāng)巷道掘進(jìn)工作推進(jìn)到480多米時(shí)，更是出現(xiàn)了錨固失效的狀況，從而造成冒落矸石30多噸，使施工人員的生命安全收到了威脅。工作組結(jié)合其他巷道的掘進(jìn)情況，進(jìn)行相關(guān)探測(cè)，認(rèn)定該采空區(qū)的積水為積水量不多，但存在多處積水點(diǎn)的情況。從這些實(shí)際工作中我們可以看到，積水、漏水和頂板強(qiáng)度下降給巷道的安全掘進(jìn)帶來了很大的威脅，所以應(yīng)對(duì)此加以重視，開展有效的綜合治理頂板水的方案和措施。

2 探測(cè)方式的選擇和探測(cè)結(jié)果

2.1 探測(cè)方式的選擇

在進(jìn)行防治水的治理時(shí)，能夠正確的判斷和預(yù)測(cè)頂板水的量和位置是開展一切工作的前提和關(guān)鍵。如何實(shí)現(xiàn)對(duì)頂板上積水的水壓、水量和位置進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，建議采取瞬變電磁法進(jìn)行探測(cè)。瞬變電磁法的勘測(cè)原理是利用人工在發(fā)射線圈加以脈沖電流，從而產(chǎn)生一個(gè)瞬變的電磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)通過垂直發(fā)射線圈，向兩個(gè)方向傳播。一般情況是在地面布設(shè)發(fā)射線圈，依據(jù)半空間的傳播與案例，把地面以上的忽略掉。當(dāng)磁場(chǎng)向地面或者水源等深部傳播的時(shí)候，遇到不同的介質(zhì)時(shí)，產(chǎn)生我流暢或者遵照量子力學(xué)原理使活潑的堿金屬產(chǎn)生能級(jí)躍遷，又或者時(shí)含有大量氫原子的液體的氫原子核沿著磁場(chǎng)方向產(chǎn)生定向的排列。瞬變電磁法具有施工方面、體積效應(yīng)較小、分辨率較高、探測(cè)的距離和范圍大、尤其是對(duì)水的反映靈敏的特點(diǎn)，被廣泛的使用與對(duì)頂板水的測(cè)量工作中。使用瞬變探測(cè)法超前探水，對(duì)巷道進(jìn)行超前探測(cè)時(shí)可使用CUGTEM-4型深部資源勘查型瞬變電磁儀。在該礦井中，為確保測(cè)量距離和范圍能夠全部覆蓋10號(hào)和11號(hào)煤兩巷道的頂板和上層的巖石，可采取多點(diǎn)測(cè)量的方法，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)與煤巷的兩墻壁形成0°、30°、45°、60°等4個(gè)夾角的方向，其中0°可分別選擇4-6個(gè)點(diǎn)。在實(shí)際操作過程中，為增強(qiáng)測(cè)量的精確度，可以采取對(duì)實(shí)際測(cè)量迎頭前方90米，解釋迎頭前方90米，盲區(qū)為10米，間隔測(cè)量距離可選擇在60米的距離上，對(duì)數(shù)據(jù)的測(cè)量和分析采用MTem2.0的處理系統(tǒng)，進(jìn)行計(jì)算數(shù)據(jù)分析，得出測(cè)量結(jié)果。當(dāng)測(cè)量結(jié)果的電阻率值高于10Ω時(shí)，則可推斷前方范圍內(nèi)為巖石結(jié)構(gòu)為主，含水量較少。如果測(cè)量結(jié)果的電阻率低于10Ω時(shí)，則可推斷前方巖石有變化或者含有積水。根據(jù)這一結(jié)果判定，可通過瞬變電磁儀測(cè)量出異常區(qū)的位置和范圍大小，然后可以通過打孔，穿透異常區(qū)進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證異常區(qū)是否存在有積水，為后續(xù)的排水工作奠定基礎(chǔ)。

在該礦井的掘進(jìn)過程中，由于10號(hào)和11號(hào)巷的距離比較近，所以在運(yùn)輸巷進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)出現(xiàn)異常處的區(qū)域應(yīng)增加測(cè)量的點(diǎn)，從而保證測(cè)量結(jié)果更為準(zhǔn)確。因?yàn)橹芭袛嘣撎幍牟煽諈^(qū)的積水為多點(diǎn)的小范圍積水，所以應(yīng)通過多次的測(cè)量，分別鑒定出不同區(qū)域的不同積水的水量、水壓、位置和覆蓋范圍。

2.2 探測(cè)結(jié)果

本礦巷通過測(cè)量及分析計(jì)算，對(duì)積水的區(qū)域進(jìn)行的鑒定，并對(duì)每個(gè)區(qū)域的水量進(jìn)行了計(jì)算，得出該采空區(qū)的所有集水區(qū)的水量在500至2000立方米之間，水壓均在0.3兆帕以下。由于松散的煤層可以緩沖上面巖石的壓力，所以在對(duì)采區(qū)的巷道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)，盡量選擇在煤層下部的巖石層進(jìn)行掘進(jìn)，可有效防止地壓帶來的破壞危害。

3 對(duì)采空區(qū)積水采取措施

3.1 排水

對(duì)采空區(qū)的積水區(qū)域可以采取對(duì)巷道的頂板進(jìn)行鉆孔開展排水，可在運(yùn)輸巷道開展此項(xiàng)工作，如果排水量巨大，可考慮適當(dāng)增加排水孔的數(shù)量，從而加快排水速度。具體方法為，掘進(jìn)工作進(jìn)行到距離測(cè)量的異常區(qū)域在30米左右時(shí)暫停掘進(jìn)，然后在后方10米處即距離異常區(qū)域40米左右處，在巷道頂板的靠近兩端墻壁0.5米的距離處各打通一個(gè)排水孔位。這時(shí)應(yīng)考慮積水區(qū)的大小及位置來確定開通排水孔的角度，應(yīng)便于放水，確保盡可能的排出全部積水，同時(shí)還應(yīng)考慮施工開孔對(duì)錨固的危害程度，確保不能對(duì)錨固產(chǎn)生較大危害。采用開孔設(shè)備開孔結(jié)束后，應(yīng)將鉆孔中的碎屑、雜石清理干凈，然后用水泥將開孔封住，確保壓力是水壓的2倍左右，維持二十分鐘以上，在這期間應(yīng)保證開孔與周圍的巖石不再漏水，才能夠再開展下面的工作。然后進(jìn)行鉆探終孔穿透積水區(qū)域，設(shè)置柔性的排水管至開口中，連接巷道底部的排水溝進(jìn)行排水，在排水過程中應(yīng)記錄號(hào)初始的水壓和排水的水流速度。

采取這一方式進(jìn)行排水，便于工作的開展，有充分的空間來做打孔工作，且基本不會(huì)影響下一步的掘進(jìn)施工，從而有效避免塌孔的情況發(fā)生，一直致水壓降至0.1兆帕以下時(shí)，就可以恢復(fù)掘進(jìn)施工。

3.2 采取注漿施工

開展注漿施工應(yīng)考慮頂板上方的積水量，當(dāng)采空區(qū)的積水量減少，可利用其中的一個(gè)排水孔進(jìn)行注漿施工，如果頂板的淋水較多則采用一個(gè)深孔一個(gè)淺孔結(jié)合起來進(jìn)行注漿堵水，將連接到排水溝上的排水孔一直用作排水和觀測(cè)用，其余的孔用作注漿施工，但要防治提前將注漿孔堵塞，當(dāng)留的觀測(cè)孔有漿液流出時(shí)，即可停止注漿而進(jìn)行封孔施工。注漿的目的是通過深孔注漿，將巖石的縫隙進(jìn)行填充，從而避免新的積水區(qū)形成，同時(shí)也加固了采空區(qū)的巷道壁。利用淺孔注漿配合深孔堵水，同時(shí)進(jìn)一步增強(qiáng)了頂板的硬度和強(qiáng)度，達(dá)到穩(wěn)固頂板的效果。

3.3 注意事項(xiàng)

首先是無論在掘進(jìn)施工還是打孔施工時(shí)都應(yīng)該確保避災(zāi)線路暢通，尤其是通風(fēng)線路暢通。還要保持童心和照明裝置的安全有效，避免施工時(shí)對(duì)這些設(shè)備的損害。其次在鋪設(shè)管道的一側(cè)開鑿排水溝，巷道內(nèi)要配置流動(dòng)的排水泵。另外還應(yīng)該安排好值班人員，對(duì)排水孔排水情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)堵塞，要及時(shí)進(jìn)行疏通。

3.4 結(jié)果分析

在巷道掘進(jìn)施工中，一共探測(cè)發(fā)現(xiàn)有13處頂板積水，與之前我們的判斷是一致的，其中超過1000立方米的積水區(qū)域有5處，總共的排水量超過了13000立方米。其中還有一處出現(xiàn)了頂板巖石軟化，不斷脫落的過程，給巷道的掘進(jìn)帶來了隱患，尤其存在塌方的危險(xiǎn)，所以停止了繼續(xù)的掘進(jìn)施工，而是首先對(duì)此處進(jìn)行排干處理，然后利用排水孔進(jìn)行注漿，加固此處頂板，然后才繼續(xù)開始掘進(jìn)施工。

4 結(jié)束語

通過采取掘進(jìn)巷道綜合防治水技術(shù)，根據(jù)積水量的實(shí)際情況，采取了頂板打孔排水、深孔注漿、淺孔注漿以及留取排水和觀察孔等施工措施。在發(fā)現(xiàn)有頂板發(fā)生軟化，強(qiáng)度不夠時(shí)，采取靈活的首先對(duì)該區(qū)域進(jìn)行加固，為今后的施工奠定了安全基礎(chǔ)，通過排水、加固支護(hù)等措施，取得了良好的治水效果，確保了巷道掘進(jìn)的安全施工。

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