胡仲國(guó) 何順強(qiáng) 康發(fā)坤 李 虎 殷光蓮 潘永安

(四川川煤華榮能源股份有限公司太平煤礦)

太平煤礦煤層賦存南北走向，東西傾斜，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層較多，坡度變化較大。礦井以主平硐為中心分為南北兩翼，南翼煤層賦存相對(duì)簡(jiǎn)單，傾角普遍在45°以上；北翼煤層賦存相對(duì)復(fù)雜，傾角普遍在25°～45°。礦井以11#煤層為標(biāo)志層分為上下組，隨著礦井采掘不斷開(kāi)展，+900 m水平回采工作基本結(jié)束，逐步轉(zhuǎn)入深部+700 m水平。11#煤層硬度低且黏結(jié)差，屬松散煤層，為保證巷道快速安全掘進(jìn)，需施工探放水鉆孔探明上方積水和前方開(kāi)采情況。

1 工作面概況

31112工作面是+700 m水平南一采區(qū)11#煤層第一區(qū)段第一個(gè)工作面，其上方為采空區(qū)，煤層傾角最大為49°，最小為41°，平均為46°，屬急傾斜煤層。31112工作面煤層結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,總厚度為0.48～2.00 m,平均厚1.35 m,煤層利用厚度為0.45～1.48 m,平均為1.12 m，煤層普氏硬度系數(shù)為1～2，屬松散煤層；煤層含13層夾矸，夾矸厚0.03～0.54 m,平均厚0.23 m,巖性為炭質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和粉砂質(zhì)泥巖夾煤線。

該煤層直接頂板為灰白色至灰黑色薄層狀粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾煤線，平均厚10.1 m，向內(nèi)600 m至工作面切眼煤層直接頂變?yōu)榈[巖。老頂為灰白色至灰黑色薄層狀粉砂巖，平均厚12 m。直接底為灰白色至灰黑色薄層狀粉砂巖，平均厚15.6 m。老底為灰白色至灰黑色薄層狀粉砂巖，平均厚9.1 m。

2 探放水鉆孔施工

2.1 鉆孔布置

由于該煤層屬松散煤層，煤層硬度低且黏結(jié)度弱，若按照普通鉆孔施工方式將鉆孔布置在煤層中，極易發(fā)生塌孔和埋鉆現(xiàn)象，延長(zhǎng)打鉆時(shí)間，而且增加了投入。為縮短打鉆時(shí)間，降低成本，充分利用急傾斜煤層工作面回采后煤層頂?shù)装迕奥浼耙苿?dòng)規(guī)律，將鉆孔開(kāi)口位置布置在煤層的頂?shù)装逯?，其?#、3#、4#、5#鉆孔布置在煤層頂板中，2#、6#鉆孔布置在煤層底板中，所有鉆孔開(kāi)孔位置布置在距煤層0.3 m 處，鉆孔方向沿煤層走向按一定傾角呈扇形布置，終孔布置在煤層中。探放水鉆孔布置見(jiàn)圖1、圖2,鉆孔參數(shù)見(jiàn)表1。

2.2 鉆孔施工工藝

2.2.1 鉆孔機(jī)具

選用ZL-500型煤礦用坑道鉆機(jī)，電機(jī)功率為7.5 kW。該鉆機(jī)采用液壓傳動(dòng)，體積小，重量輕，操作簡(jiǎn)便，解體性能好，數(shù)分鐘之內(nèi)便可完成分解或組合，便于搬遷，不僅占地面積小而且能適應(yīng)各種不同工作環(huán)境的需要。鉆進(jìn)深度為150 m，開(kāi)孔直徑為115 mm，終孔直徑為56 mm，鉆桿直徑為42 mm。

2.2.2 鉆孔施工過(guò)程

巷道施工至允掘最大距離時(shí)停止巷道掘進(jìn)工作，施工鉆孔所需的鉆場(chǎng)，然后在鉆場(chǎng)內(nèi)采用“四壓兩戧”對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行穩(wěn)固。鉆機(jī)安設(shè)好后，首先按1#鉆孔布置位置、方位、傾角進(jìn)行施工，采用φ115 mm鉆頭開(kāi)孔，鉆進(jìn)5 m后安設(shè)止水套管并固定后，再采用φ56mm鉆頭鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)終孔長(zhǎng)度。1#鉆孔施工到位后，按1#鉆孔施工方式依次施工頂板側(cè)的3#、4#、5#鉆孔，再施工底板側(cè)2#、6#鉆孔，所有鉆孔按設(shè)計(jì)施工完畢后，將鉆機(jī)移出鉆場(chǎng)。

圖1 鉆孔平面布置

圖2 鉆孔開(kāi)孔位置

鉆孔編號(hào)鉆孔方位/(°)鉆孔傾角/(°)鉆孔長(zhǎng)度/m開(kāi)孔位置距巷道底板高度/m距煤層距離/m終孔位置1#28+170煤層頂板1．20．311#煤層中2#30+170煤層底板1．10．311#煤層中3#16+1274煤層頂板1．50．311#煤層中4#7+1947煤層頂板1．750．311#煤層中5#351+3131煤層頂板20．311#煤層中6#299+5022煤層底板1．350．311#煤層中

2.2.3 技術(shù)質(zhì)量保障措施

(1)由于探放水鉆孔布置在煤層頂板巖石中，防止因反推力使鉆機(jī)移位，鉆進(jìn)過(guò)程中必須保持鉆機(jī)自身的穩(wěn)定，在鉆孔施工前必須將鉆機(jī)壓柱和戧柱打設(shè)牢固。

(2)ZL-500型煤礦用坑道鉆機(jī)共分為4個(gè)檔位，除“0”位，其余3個(gè)檔位分為高速、中速和低速，該鉆孔布置在巖石中，鉆進(jìn)速度不宜太快，選擇低中速檔位較為適宜。

(3)由于探放水鉆孔布置在煤層頂板巖石中，當(dāng)壓力較小時(shí)鉆進(jìn)速度極為緩慢，且鉆頭磨損較為嚴(yán)重，壓力較大時(shí)鉆桿不能承受，造成彎曲，導(dǎo)致鉆孔不直，從而達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，根據(jù)實(shí)際施工情況，鉆機(jī)壓力控制在3 MPa為宜。

(4)1#、2#鉆孔主要探明巷道前方煤層采掘活動(dòng)，其施工長(zhǎng)度決定巷道允許掘進(jìn)距離；3#、4#、5#、6#鉆孔主要探明巷道上方煤層采掘活動(dòng)和積水情況，所有鉆孔終孔位置必須打設(shè)至煤層中。

(5)止水套管直徑選擇主要取決于開(kāi)孔和終孔直徑，本次鉆孔開(kāi)孔直徑為115 mm，終孔直徑為56 mm，故止水套管選用φ63 mm鋼管制作，在鉆孔兩側(cè)開(kāi)小孔，灌注水泥漿進(jìn)行固定，為縮短固定時(shí)間，可在水泥漿中添加水玻璃。

3 結(jié) 語(yǔ)

該探放水施工方式充分運(yùn)用了急傾斜煤層開(kāi)采后頂?shù)装鍘r石運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過(guò)煤層頂?shù)装逋暾耘卸簩拥牟删蚧顒?dòng)，該施工方式不僅提高鉆孔進(jìn)度和成孔率，而且每個(gè)鉆孔均達(dá)到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度要求。采用該鉆孔施工技術(shù)，3～4個(gè)小班能完成一次探放水6個(gè)鉆孔的施工，較鉆孔布置在煤層中速度提高了2～3倍；縮短鉆孔施工時(shí)間1.5個(gè)月，單進(jìn)水平提高到140 m/月，工作面提前3個(gè)月形成，多生產(chǎn)原煤6萬(wàn)t，較大程度緩解了礦井單翼生產(chǎn)過(guò)于集中和接續(xù)緊張局面，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。