王帥帥

(山西晉城煤礦業(yè)集團(tuán)鳳凰山煤礦，山西 晉城 048007）

小窯私挖亂采一直是困擾著煤炭安全生產(chǎn)的難題。如小窯關(guān)閉后，不再進(jìn)行排水治理，關(guān)閉的小礦將成為涌水聚集區(qū)，為礦井安全生產(chǎn)埋下了隱患。

晉煤集團(tuán)鳳凰山礦是一座設(shè)計(jì)開采能力為400萬t/a的大型現(xiàn)代化礦井，由于歷史原因鳳凰山礦周圍小窯林立，這些小窯或因資源枯竭被迫關(guān)閉或在資源整合中被兼并重組。鳳凰山礦在布置一五三盤區(qū)XV3307工作面期間，掘進(jìn)回風(fēng)巷時(shí)所施工的超前探眼與前方小窯巷道探透出水，開始制定措施通過小窯影響區(qū)。

在通過小窯影響區(qū)的過程中，綜合運(yùn)用了物探、鉆探、化探、測量及地面調(diào)查等手段進(jìn)行立體探測，為工作面過小窯影響區(qū)提供了技術(shù)保障。

1 工程概況

XV3307工作面位于鳳凰山礦一五三盤區(qū)，屬于15#煤水平，盤區(qū)內(nèi)布置三條盤區(qū)巷道，分別為一五三盤區(qū)軌道巷、皮帶巷、回風(fēng)巷。XV3307工作面位于一五三盤區(qū)回風(fēng)巷北側(cè)，設(shè)計(jì)一進(jìn)一回兩條巷道，分別為XV3213巷（進(jìn)風(fēng)巷）與XV3214巷（回風(fēng)巷），如圖1所示。

XV3307工作面上方為9#煤老窯區(qū)、IX4304采空區(qū)及小窯區(qū)，3#煤為3313工作面采空區(qū)、東風(fēng)煤礦及南山煤礦采空區(qū)；上覆未被破壞的含水層主要為K2石灰?guī)r，其為弱含水層，裂隙基本不發(fā)育。距一五三盤區(qū)回風(fēng)巷474m處XV3214巷東側(cè)30m處（工作面內(nèi)）有一小窯井筒1；距一五三盤區(qū)回風(fēng)巷571m處XV3213巷東側(cè)164m處有一小窯井筒2。

圖1 XV3307工作面布置圖

2 過小窯空巷施工狀況

（1）XV3214巷超前探眼出水情況

XV3214巷在掘進(jìn)至距巷口578m時(shí)，鉆探隊(duì)施工的超前探眼（3#孔）與巷道前方小窯巷道探透出水，出水量約3m3/h。鉆探隊(duì)當(dāng)班施工人員立即將鉆探情況（見空、出水）詳細(xì)匯報(bào)礦調(diào)度，并取水樣進(jìn)行化驗(yàn)，結(jié)果顯示所取水樣為老空水。掘進(jìn)隊(duì)組停止向前掘進(jìn)。截至第二日早班鉆孔出水水量仍為3m3/h。

（2）XV3214巷排水系統(tǒng)

①巷道內(nèi)鋪設(shè)兩趟6寸排水管路，其中一趟距巷道迎頭不小于20m，另一趟距巷道迎頭不小于50m.

② 距一五三盤區(qū)回風(fēng)巷380m處有一容積為30m3的集中水倉，安裝3臺(tái)45kW離心泵，通過2趟6寸管向外排水；

③現(xiàn)有排水系統(tǒng)可以滿足80m3/h的排水要求。

（3）XV3214巷迎頭探放水施工措施

①將機(jī)組退至距巷道迎頭40m位置，將兩趟排水管路均接至距迎頭20m處。

②在距迎頭7m處巷道低洼處掘3×1×1.5（m）水倉，水倉內(nèi)安裝15kW、30kW水泵各一臺(tái)，熱備15kW、30kW水泵各一臺(tái)，熱備水泵接入系統(tǒng)，熱備開關(guān)吊起至距巷道底板0.5m位置。

③另行制定探放水設(shè)計(jì)，并嚴(yán)格按設(shè)計(jì)進(jìn)行施工。鉆孔設(shè)計(jì)圖紙見圖2。

④使用ZDY1200S型液壓鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔施工。

⑤鉆孔施工前對巷道迎頭進(jìn)行了封幫，并進(jìn)行注漿加固。

⑥施工時(shí)鉆孔孔口安裝長11m,Φ108mm的孔口管，孔口管前方安裝直通閘閥。

⑦孔口管安裝好后按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

⑧打鉆時(shí)鉆桿通過閘閥進(jìn)行鉆進(jìn)施工，鉆孔與空巷探透后，不得拔出鉆孔，應(yīng)先進(jìn)行觀察，待水量穩(wěn)定且出水量在排水能力范圍內(nèi)時(shí)方可卸掉鉆桿，滿孔放水。

⑨鉆孔總出水量控制在80m3/h以內(nèi)。

圖2 針對見空出水探眼制定的探放水鉆孔設(shè)計(jì)

（4）巷道迎頭探放水情況

巷道內(nèi)排水系統(tǒng)到位后，鉆探隊(duì)共在巷道掌面施工探放水鉆孔4個(gè)，具體施工情況見表1。

表1 XV3214巷578m處掌面探放水鉆孔施工參數(shù)

鉆孔全部施工完畢后總出水量在7～29m3/h之間，鉆孔施工完畢后經(jīng)過捅孔，出水量最大為50m3/h，放水持續(xù)時(shí)間為20d，最終鉆孔總出水為2m3/h。

（5）XV3214巷探放水鉆場探放水情況

從巷道迎頭探放水情況（巷道左幫鉆孔未見空，右?guī)豌@孔出水量、水壓最大），結(jié)合調(diào)查結(jié)果（巷道前方有三條小窯空巷，與XV3214巷夾角大約為30°）分析，積水是從巷道前方右?guī)土飨蛳锏勒胁⒔?jīng)探眼流出。根據(jù)以上情況分析，若在巷道右側(cè)施工較長的鉆孔即可將水流截流，可大大減輕巷道正前出水壓力。我們在巷道掌面退后15m巷道左幫掘了一個(gè)4×4（m）鉆場，在鉆場內(nèi)進(jìn)行鉆孔施工，共設(shè)計(jì)a、b、c、d、e 5個(gè)鉆孔，見圖3。

圖3 探放水鉆場鉆孔設(shè)計(jì)圖

在探放水鉆場內(nèi)施工前，首先對探放水鉆場三面煤幫及迎頭至探放水鉆場進(jìn)行注漿加固。注漿加固前采用7655氣腿式鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，鉆孔深度2m，成孔孔徑43mm，鉆孔密度為3個(gè)/m2。注漿用材料為A、B料。鉆場注漿加固完成后，按照d、c、b、e、a的順序進(jìn)行施工。

實(shí)際施工時(shí)僅施工鉆孔4個(gè)，未施工a孔。具體施工情況見表2。

表2 XV3214巷563m處探放水鉆場內(nèi)鉆孔施工參數(shù)

鉆孔施工完畢后僅b孔出水，水量較大時(shí)出水量在15～45m3/h之間（維持時(shí)間大約為26h，之后水量減小為2m3/h并保持穩(wěn)定），出水量最大為45m3/h，放水持續(xù)時(shí)間為8d，最終鉆孔總出水為2m3/h.

（6）綜合探放水效果分析

探放水場鉆孔施工完成2d后，巷道迎頭鉆孔及鉆場內(nèi)鉆孔出水總量減小為6m3/h以下。本巷道迎頭鉆孔及放水鉆場鉆孔共計(jì)放水20d，總放水量為 8344m3。

探放水鉆場內(nèi)b孔施工完成見空出水后，巷道迎頭鉆孔出水有一定量的減小，由此可分析通過在探放水鉆場內(nèi)施工鉆孔對水流有一定的分流作用。由于探放水鉆場內(nèi)鉆孔施工到位后前方小窯空巷內(nèi)積水已所剩不多，故本次施工探放水鉆場鉆孔后，對迎頭鉆孔出水分流效果不明顯。

通過在鉆場內(nèi)施工放水鉆孔，可有效增大放水總量，便于巷道管理，而且相較于在巷道迎頭增加鉆孔數(shù)目而言，不會(huì)使得巷道迎頭鉆孔密度太大導(dǎo)致迎頭煤體整體性遭到破壞，而對巷道安全造成威脅。

本次探放水整體取得了良好的效果。

3 過小窯空巷經(jīng)驗(yàn)

巷道迎頭及探放水鉆場總出水量減小至4m3/h以下時(shí)，掘進(jìn)隊(duì)組開始向前掘進(jìn)。排水設(shè)施及時(shí)跟進(jìn)，超前探仍執(zhí)行加密探測，鉆探隊(duì)探50m，掘進(jìn)隊(duì)組向前掘進(jìn)10m，并且掘進(jìn)隊(duì)組每向前掘進(jìn)1.5m,在巷道迎頭距兩幫0.5m處向前探測3m,以防鉆探鉆孔發(fā)生漏探。

向前掘進(jìn)23m后鉆孔中孔3.5m見空，之后掘進(jìn)隊(duì)組連續(xù)揭露兩條小窯空巷，揭露小窯空巷后掘進(jìn)隊(duì)組立即對小窯空巷與XV3214巷交叉處進(jìn)行了加強(qiáng)支護(hù)。并對巷道進(jìn)行了封閉。

揭露空巷后，經(jīng)過排瓦斯及氣體檢查等程序，由通風(fēng)區(qū)派專人陪同地測部測量組對巷道進(jìn)行了測量，采用羅盤與鋼尺進(jìn)行測量，繪制出了小窯空巷內(nèi)部情況圖，見圖4。

4 后期巷道掘進(jìn)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)

為最大限度地保留回采煤柱且徹底甩掉小窯空巷影響區(qū)域，根據(jù)繪制的小窯空巷內(nèi)部情況圖，及時(shí)調(diào)整工作面設(shè)計(jì)，施工小切眼以甩掉小窯空巷影響區(qū)域。

4.1 小切眼施工經(jīng)驗(yàn)

由于小切眼位于小窯空巷影響區(qū)域范圍內(nèi)，為多保留煤柱且徹底甩掉小窯空巷影響區(qū)域，小切眼施工長度只能由探測數(shù)據(jù)決定，邊掘邊探，隨時(shí)拐小回風(fēng)巷。

圖4 XV3214巷巷道前方小窯空巷實(shí)際勘查結(jié)果圖

4.2 小切眼施工時(shí)的超前探施工

小切眼施工時(shí)除在巷道迎頭施工加密探測的5個(gè)探眼外，另外在距迎頭1m巷道右?guī)痛怪毕飵褪┕ひ粋€(gè)探測眼，用以判斷是否通過小窯影響區(qū)域。垂直巷道探眼施工50m，一旦出現(xiàn)50m范圍內(nèi)全部是煤后，立即對迎頭封幫并加固，使用ZDY1200S型鉆機(jī)進(jìn)行探測。若探測結(jié)果顯示鉆孔100m以后仍然不見空且無水，則立即拐小回風(fēng)巷；若探測結(jié)果顯示鉆孔100m之內(nèi)見空，則小切眼繼續(xù)向前掘進(jìn)直至完全甩掉小窯空巷。XV3307工作面最終巷道布置圖見圖5。

5 結(jié)論

（1)）通過綜合運(yùn)用礦井物探、鉆探、化探、測量及調(diào)查等手段為掘進(jìn)工作面順利通過小窯空巷影響區(qū)提供了安全保障，并為工作面的布置提供了決策依據(jù)，發(fā)揮了地測“眼睛”的作用。為今后類似情況提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。

（2）必須嚴(yán)格執(zhí)行“有掘必探、有采必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則。在工作面過小窯巷道期間必須做到高度重視，各專業(yè)相互配合，綜合運(yùn)用好鉆探、物探、測量及地面調(diào)查等技術(shù)手段，大膽創(chuàng)新，決策有據(jù)，這樣才能保證安全生產(chǎn)。

圖5 XV3307工作面最終巷道布置圖