張 偉

（西山煤電屯蘭礦，山西 太原 030206）

1 工程概況

屯蘭煤礦18403工作面地表位于白草塔以東區(qū)域內(nèi)，井下位于南四盤區(qū)，東鄰南翼下組軌道巷，南鄰18405工作面，北鄰18401工作面，西鄰采區(qū)邊界。其上部為12403和12405采空區(qū)，垂直間距約72m左右。

目前影響18403工作面回采的采空積水為上覆12403、12405采空積水，該區(qū)地下水富水性較強，估算積水量為10萬m3，積水面積為83323m2，積水標高710～717m，放水點標高為643m，最大承受水壓0.74MPa。隨著回采的推進，充填隔離墻垮塌，上覆采空區(qū)積水會通過頂板垮落后形成的冒落裂縫帶進入18403工作面，預(yù)計涌水量將達到100m3/h，對回采產(chǎn)生較大影響，為消除上覆采空積水的威脅，需在18403軌道順槽施工探放水鉆孔對采空積水進行探放，消除采空區(qū)積水的威脅。

2 鉆探施工設(shè)計

2.1 設(shè)備選型及技術(shù)參數(shù)

本次探放水采用CMS1-1200/22(A)鉆機進行鉆探作業(yè)。預(yù)準備風動注漿泵1臺、水玻璃100kg、4寸孔口管帶絲扣（2m）90根、鏈式管鉗2把、聚氨酯AB液50kg、FKZY-1型礦用囊袋式帶壓注漿專用封孔材料0.5t、直徑為19mm的高壓管兩根，連接19mm直通的法蘭盤2個。鉆機參數(shù)如表1所示。

2.2 鉆場布置

根據(jù)巷道施工進度安排，將鉆場布置在巷道側(cè)幫探水硐室或聯(lián)絡(luò)巷中[1]。

2.3 鉆孔布置

分別對上覆采空區(qū)積水進行探放，鉆孔均以鉆到老空區(qū)放水為目的，施工順序為：K1→K2→K3→K4→K5→K6→K7→K8→K9→K10。鉆孔布置如圖1所示。

圖1 鉆孔設(shè)計平面圖

設(shè)計探放水鉆孔共布置10個，實際共施工5個鉆孔，原因為設(shè)計放水孔考慮水頭從高到低分段逐步探放，但實際水頭相差較小，故在實際施工中選擇最低點直接探放，以達到探放水效果，達到預(yù)期目的。鉆孔位置參數(shù)如表2所示。

表2 鉆孔位置參數(shù)表

2.4 封口

孔口管外端必須超出巷幫300mm。封孔時，必須采用封孔專用設(shè)備，向孔內(nèi)注入封孔漿液，注完后，靜置至少12h。

2.5 鉆探工藝

（1）將鉆機移至開鉆處，架設(shè)并固定鉆機，對鉆場附近敲幫問頂，必要時進行補強支護，保證鉆場附近的安全。

（2）觀察鉆場附近實際情況，確定開鉆位置，避開錨桿所在位置，以免錨桿影響正常鉆進，井下探放水口安裝示意見圖2所示。

（3）連接加工好的孔口管，用鏈式管鉗緊固下入孔內(nèi)，并在孔口處用麻袋片纏裹孔口管澆上聚氨酯AB液，將孔口封閉，固定住孔口管，孔內(nèi)預(yù)埋用以注漿時排出孔內(nèi)空氣的出氣小管[2]。

（4）從孔口管向孔內(nèi)注入水泥漿，直到孔壁與孔口管之間充滿封孔材料，待凝固12h后進行掃孔。

（5）用錨桿機通過孔口管固定裝置向頂板打錨桿，加固孔口管。

（6）耐壓試驗，掃孔深度超過孔口管長度后起鉆，向孔內(nèi)壓水進行孔口管耐壓試驗，試驗的壓力不得小于0.12MPa，穩(wěn)壓的時間至少保持30min，保證孔口周圍不漏水，孔口管牢固不活動，否則必須重新注漿固定[3]。

（7）耐壓試驗符合要求后安裝閘閥，閘閥安裝完成后施工第二孔徑至設(shè)計孔深，當孔內(nèi)涌下帶有刺激性氣味的水或鉆孔返水明顯減小時，證明已與采空區(qū)貫通。貫通后對鉆孔貫通點進行掃孔。

圖2 井下探放水口安裝示意圖

2.6 防排水系統(tǒng)

為防止在施工過程鉆孔涌水量變大，致使鉆桿無法拔出的情況，設(shè)計在放水點布置臨時集水坑，同時在煤層水泵房增設(shè)55kW離心泵，通過直徑為108mm排水管路輸送至中央水倉。在現(xiàn)場實踐中，對排水系統(tǒng)進行設(shè)計優(yōu)化后，工作面實際排水能力達到240m3/h。

3 施工注意事項

3.1 重大危險源辨識及管控措施

3.1.1 危險源辨識

（1）鉆孔施工過程中的瓦斯噴孔現(xiàn)象。

（2）鉆機、鉆桿運轉(zhuǎn)時的機械傷人事故。

（3）鉆機過程中發(fā)現(xiàn)出水現(xiàn)象。

3.1.2 管控措施

（1）在鉆探地點備用一定數(shù)量的麻袋、黃泥、棉紗等，以便對突發(fā)性的氣水噴發(fā)做出及時的防護。施工前提前安裝瓦斯接收器，并與抽采管路相連接，在瓦斯?jié)舛瘸鲆?guī)定時，必須停止作業(yè)，撤出人員。

（2）在鉆機運轉(zhuǎn)時，嚴禁人員跨越鉆機；操作鉆機時，人員站在兩側(cè)，嚴禁正對操作。

（3）鉆進中若發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)顯著變軟，應(yīng)立即停止鉆進進行檢查，孔內(nèi)壓力很大時，應(yīng)馬上將鉆桿固定并記錄其深度[4]，在情況危急時，需及時撤出處于隱患區(qū)域的施工人員。

3.2 安全技術(shù)措施

（1）為防止鉆孔在放水期間軟弱巖層松動，發(fā)生頂板垮落事故，設(shè)計對頂板施工撞楔超前玻璃錨桿支護，即沿巷道頂板施工8～10個鉆孔深度為4.0m、間距為0.6m的超前支護鉆孔，鉆孔垂直煤壁布置，在鉆孔施工完成后，依次向各鉆孔內(nèi)填裝錨固劑及加長玻璃鋼錨桿，通過手持式鉆機進行錨固。

（2）施工前，必須完善探放水地點的排水系統(tǒng)，按排水系統(tǒng)設(shè)計要求在18403軌道順槽35號測點向外30m處、31號測點向里45m處按長×寬×深=4m×4m×1.5m分別打設(shè)水倉，并在水倉處各配備兩臺45kW水泵，水倉處鋪設(shè)一趟4寸管（約1910m）與大巷6寸排水管對接，對接處安裝逆止閥。

（3）鉆孔施工期間出現(xiàn)塌孔、抱鉆現(xiàn)象，不能順利通過時，可采用輕壓慢轉(zhuǎn)、下套管護壁工藝、壓風返粉鉆進等有效措施施工，防止出現(xiàn)孔內(nèi)事故。

（4）放水期間，需加工U型管與頂板放水孔對接，防止出水變小后孔內(nèi)瓦斯涌出，如因采空區(qū)淤泥、煤渣等造成放水孔堵孔情況，必須重新固定鉆機、調(diào)整鉆機角度疏通鉆孔。

（5）放水過程中，需關(guān)注涌水量的變化，建立涌水量觀測臺賬，通過浮標法、電磁流量法、容積法等手段對鉆孔涌水量進行實時監(jiān)測。應(yīng)用壓力表對鉆孔水壓進行監(jiān)測，隨時掌握上部采空區(qū)積水情況，探放水結(jié)束后，必須采用疏通鉆孔、施工驗證孔、壓力試驗等方法確認采空區(qū)積水是否疏放徹底。

4 應(yīng)用效果

18403工作面掘進期間設(shè)計施工10個探水鉆孔，實際共施工5個鉆孔，各鉆孔施工探放水效果如表3所示。采空區(qū)積水得到了有效釋放，鉆探放水效果較好。

表3 鉆探放水效果

5 結(jié)語

礦井水害嚴重威脅著煤礦安全生產(chǎn)，鉆探工藝作為一種探測技術(shù)，在治理礦井水害發(fā)生的領(lǐng)域發(fā)揮著愈發(fā)重要的作用。通過對西山煤電屯蘭煤礦18403工作面進行鉆探施工設(shè)計，確定了合理的鉆孔布置以及鉆探工藝，并針對可能出現(xiàn)的安全隱患提出管控措施，有效消除了巷道掘進時受水害影響，避免了煤礦重大水害事故發(fā)生，實現(xiàn)了巷道快速掘進，在一定程度上保證了該煤礦的安全生產(chǎn)。